Tuvo un destacado papel, sobre todo durante las primeras fases de la guerra, especialmente durante la batalla de la península de Kerch que terminó en un desastre para el Ejército Rojo, razón por la cual fue destituido y degradado.

Aunque posteriormente se le concedió el mando del 24.º Ejército con el que combatió al comienzo de la batalla de Stalingrado.

En agosto de 1943, fue enviado al Lejano Oriente ruso como subcomandante del Frente Transbaikálico, puesto en el que permaneció el resto de la guerra.

[1]​ Durante la Primera Guerra Mundial fue llamado al servicio militar y se alistó en el 211.º regimiento de reserva de infantería.

Participó en combate contra las tropas del almirante Aleksandr Kolchak.

El regimiento luchó contra los Basmachí en la región de Ferganá.

En octubre de 1925 fue enviado a estudiar y en 1928 se graduó en la Academia Militar Frunze.

[2]​ Debido a la debacle sufrida por las tropas bajo su mando, Kozlov fue destituido de su cargo y degradado a mayor general.

Durante septiembre, sus tropas llevaron a cabo una operación ofensiva con el objetivo de detener el avance alemán que se había abierto paso hacia el Volga al norte de Stalingrado, lo que obligó al mando alemán a desviar una parte significativa de las fuerzas del 6.º Ejército hacia el norte, lo que debilitó el avance principal alemán a Stalingrado.

Entre enero y marzo de 1943, dirigió las acciones del ala izquierda del frente durante las operaciones: ofensiva Ostrogozhsko Rossoshansk, la Ofensiva Vorónezh-Kastórnoe y finalmente durante la Tercera batalla de Járkov.

A lo largo de su carrera militar Dimitri Kozlov recibió las siguientes condecoraciones:[4]​