Мозолюк Дмитрий Иванович родился в 1920 году на Украине в Каменец-Подольской области с. Мукша-Китайгородская. Украинец. 

В ряды Рабоче-Крестьянской Красной Армии призван в 6 октября 1939 года Должокским РВК Каменец-Подольской области УкрССР. 

Активный участник Великой Отечественной войны с 22 июня 1941 года. Член ВКП(б) с 1942 года. Партбилет № 4928194. 

Воевал старшина Мозолюк Д.И. в составе 240-го стрелкового полка 117-й стрелковой дивизии. Дважды ранен: в декабре 1941 году ранен во время ожесточённых боёв под Москвой и в апреле 1945 года под Берлином.

Старшина батареи 120-мм миномётов Мозолюк Д.И. за мужество и отвагу, проявленные в боях с немецко-фашистскими оккупантами в течение всего период Отечественной войны награждён: медалью «За отвагу» (17.10.1943), орденом Отечественной войны II степени (14.08.1944), медалью «За боевые заслуги» (26.09.1944), орденом Красной Звезды (10.03.1945), вторым орденом Красной Звезды (18.05.1945), медалями «За освобождение Варшавы», «Зв взятие Берлина», «За победу над Германией» (9.05.1945). 

В 1985 году в связи с празднованием 40-й годовщины Победы советского народа над фашистской Германией награждён орденом Отечественной войны I степени. Кроме того, награждён многими юбилейными медалями, благодарностями Командования и знаками отличия воинской доблести.

В послевоенный период проживал в городе Каменец-Подольском Хмельницкой области.