Чернышенко Дмитрий Николаевич родился 20 сентября 1968 года в Саратове. Окончил Московский государственный технологический университет «Станкин» по специальности «инженер-системотехник». Затем получил степень магистра делового администрирования (MBA) со специализацией «получение права на проведение глобальных спортивных мероприятий».
В 1989–1991 годах работал программистом в компании Copris & M. Параллельно с этим в 1989-м выступил сооснователем одной из первых в России студий компьютерной графики «Информатика Маркетинг Сервис», которая в 1991 году расширилась до рекламного агентства — Media Arts Group.
С 1998 по 2002 год — гендиректор продюсерского центра ДТВ-МА, который также входил в холдинг Media Arts Group и считался одним из крупнейших производителей рекламных роликов в СНГ. В 2002 году стал старшим вице-президентом Media Arts Group и возглавил агентство Sportima (спортивный маркетинг). В частности, продвигал проекты «Лыжня России» и «Кросс нации».
В 2005-м покинул группу, продал свою долю и возглавил заявочный комитет «Сочи-2014». С 2007 года входит в состав Совета при президенте России по развитию физкультуры и спорта (на данный момент является его зампредом). С октября 2007 года — президент оргкомитета XXII зимних Олимпийских игр и XI зимних Паралимпийских игр в Сочи, с ноября того же года — зампред наблюдательного совета госкорпорации «Олимпстрой», в который входили многие члены правительства России.
1 октября 2014 года возглавил инвестиционную компанию Volga Group, управляющую активами Геннадия Тимченко. 28 ноября того же года назначен президентом Континентальной хоккейной лиги, оставался в должности до февраля 2020 года.
С 2015 по 2020 год — гендиректор и председатель правления «Газпром-медиа холдинга», возглавлял совет директоров радиостанции «Эхо Москвы».
21 января 2020 года Владимир Путин назначил его заместителем председателя правительства России Михаила Мишустина. Курирует цифровизацию госуправления, госполитику в области спорта, связи, СМИ и ИИ, а также нацпрограммы и проекты «Цифровая экономика», «Спорт — норма жизни» и «Демография». Руководит координационным центром правительства России.
Награжден орденами Почета и Дружбы, «За заслуги перед Отечеством» II степени, Золотым олимпийским орденом. Женат, две дочери.