Визначальним для майбутньої професійної кар’єри Д. Лук’яненка стало навчання у Київському інституті народного господарства ім. Д. С. Коротченка (нині Київський національний економічний університет імені Вадима Гетьмана), де він знайшов своїх вчителів-наставників та колег. Будучи студентом, Дмитро Лук’яненко отримував найпрестижнішу на той час в СРСР Ленінську стипендію. Інститут закінчив у 1980 р. з відзнакою, здобувши кваліфікацію економіста (економіка промисловості).
У подальшому професійна діяльність Д. Лук’яненка безпосередньо пов’язана з КНЕУ. Науково-педагогічну діяльність розпочав на кафедрі економіки промисловості, будучи стажером-дослідником, молодшим науковим співробітником, аспірантом, асистентом, старшим викладачем, доцентом.
У 1986 р. захистив кандидатську дисертацію на тему «Ефективність енергоспоживання великих промислово-виробничих систем (на прикладі м. Києва)». Працював заступником декана планово-економічного факультету (1987–1988 рр.).
У 1989 р. разом із ректором професором Павленком А. Ф. ініціював, а у 1990 р. з колегами Мозговим О. М., Циганковою Т. М., Прилипком С. І. створив і очолив кафедру міжнародних економічних відносин. В подальшому завідував кафедрами міжнародної економіки, міжнародного менеджменту. У 1990 р. закінчив Міжнародний інститут менеджменту «МІМ-Київ», отримавши унікальну на той час в Україні ступінь магістра ділової адміністрації у сфері зовнішньоекономічної діяльності. Практику проходив у Йоркському університеті м. Торонто (Канада), корпорації Шератон, на Торонтській фондовій біржі. У подальшому проходив наукове стажування в провідних університетах Канади, США, Великої Британії, Німеччини, Нідерландів, Туреччини, Китаю, працював державним та незалежним експертом Європейської Комісії Організації Об’єднаних Націй.
З 1995 року по 2012 рік обіймав посаду декана факультету Міжнародної економіки і менеджменту. За ці роки факультет став одним з найбільших та найпрестижніших в Україні. У 1996 р. захистив докторську дисертацію на тему «Розвиток національної економіки в умовах міжнародної економічної інтеграції», з 1997 р. – професор, з 2004 р. – Голова спеціалізованої вченої ради Д 26.006.02 із захисту докторських та кандидатських дисертацій зі спеціальності 08.00.02 – світове господарство і міжнародні економічні відносини, з 2009 р. – академік Української академії наук, з 2010 р. – директор Інституту глобальної економічної політики. Протягом всього часу з початку створення Лук’яненко Д. Г. був головою підкомісії «Міжнародна економіка» НМК Міністерства освіти і науки України з економіки та підприємництва. З 2013 року і по теперішній час – Перший проректор з науково-педагогічної та наукової роботи ДВНЗ «Київський національний економічний університет імені Вадима Гетьмана».
Дмитром Григоровичем опубліковано понад 200 наукових праць. Він є автор і співавтор 23 фундаментальних монографій українською, російською, польською та англійською мовами і 33 підручників та навчальних посібників з міжнародної економіки та менеджменту. Головний редактор наукових фахових видань «Міжнародна економічна політика» та «Ринок цінних паперів України». Фундатор і лідер національної науково-освітньої школи міжнародної економіки. Під його керівництвом захищено більше 20 кандидатських та 4 докторські дисертації.
Лук’яненко Д.Г. – лауреат премії Національної академії наук України імені М. В. Птухи (за цикл наукових праць «Глобалізація і інтеграція світового розвитку») – 2001 р., має почесне звання «Заслужений діяч науки і техніки України» – Указ Президента України – 2001, орден «За заслуги» ІІІ ступеня – Указ Президента України – 2006 р., орден «За заслуги» ІІ ступеня – 2012 р., орден «За заслуги» І ступеня – 2015 р., нагороджений низкою галузевих нагород Міністерства освіти і науки України, Міністерства оборони України, Державної комісії з цінних паперів та фондового ринку України.
Найбільшою цінністю для Д. Лук’яненка є його сім’я: батьки – Лук’яненко Григорій (1925–2011 рр.) і Лук’яненко Катерина (1924–2006 рр.), сестра Тетяна; дружина Люба (одружились у 1977 р.), яка пройшла шлях від бухгалтера-практика до професора кафедри міжнародного обліку і аудиту КНЕУ. Вона була і є його Коханням, Другом і Музою; дочка Ольга (1978 р.н.), кандидат економічних наук, доцент, її сини Дмитро та Іван; син Олександр (1985 р.н.), держслужбовець, його сини Олександр і Тарас; зять Віктор та невістка Олександра, теща Ганна Петрівна.
Вчителями, що сформували його як особистість, професіонала своєї справи і патріота України Д. Лук’яненко вважає Олену Євгенівну (вчителька 1–4 класів) та д.е.н., професора Сергія Федоровича Покропивного. Він радий і гордий тим, що може реалізувати творчий потенціал в інтелектуальному середовищі Університету, який протягом багатьох років очолював академік А. Ф. Павленко, а звання професора КНЕУ вважає найбільш вагомим і безцінним своїм науково-педагогічним здобутком.
