В Красной Армии с апреля 1940г.

Служил в составе 201 скоростного бомбардировочного авиаполка. Полк имел на вооружении самолеты СБ. 

Дмитрий Андреевич, вероятно, был направлен на курсы стрелков-радистов.

С декабря 1942г. участвовал в боях на Крымском фронте.

В 1942г. служил в составе 12 бомбардировочного авиаполка. Командир полка майор Козырев Петр Харитонович.

С 15 июля 1942г. личный состав полка находился в Омске, на авиазаводе №166 изучал материальную часть самолета Ту-2.

С 07 октября 1942г. по 18 января 1943г. летный состав проходил практическую программу по переучиванию на самолет Ту-2.

С 21 января по 06 февраля полк совершил перелет по маршруту Омск- Свердловск- Казань- Ярославль.

До 26 апреля экипажи отрабатывали бомбометание, воздушную стрельбу и маршрутные полеты. 

С 26 апреля по 07 мая- перелет Ярославль- Красный Кут- Невинномысск.

До 23 мая- боевая подготовка.

23 мая- перелет на аэродром Кореневская (Краснодарский край).

С 01 июня по 09 июля личный состав полка занимался командирской учебой, производил учебные вылеты на отработку техники пилотирования и бомбометания.

С 09 по 13 июля полк совершил перелет по маршруту Кореновская- Энгельс- Сушковка.

К 23 июля материальная часть 21 самолета была подготовлена к выполнению дальнейших боевых задач. 

Полк перебазировался на аэродром Ржев.

13 августа полковая колонна из 13 самолетов, ведомая командиром полка майором Козыревым Петром Харитоновичем, вылетела на бомбардировку командного пункта и войск противника в пос.Духовщина. В районе цели группа была обстреляна зенитной артиллерией. В период с 10-30 до 10-32 наши самолеты были атакованы 8 истребителями ФВ-190 (Фокке-Вульф). В воздушном бою были сбиты два истребителя. Огнем истребителей были сбиты 2 самолета Ту-2, один подбит. В составе группы был самолет экипажа 1 эскадрильи: летчик младший лейтенант Карельцев Александр Григорьевич, штурман младший лейтенант Глинка Алексей Павлович, стрелок-радист старший сержант Кулагин Дмитрий Андреевич, воздушный стрелок сержант Белоносов Леонид Андреевич. Двумя осколками зенитного снаряда у самолета был пробит фонарь и створка шасси левой мотогондолы.

14 августа экипаж Карельцев, Глинка, Кулагин, Белоносов- в составе звена младшего лейтенанта Рыбалко Ивана Максимовича бомбардировал живую силу и технику противника в пос.Духовщина.

18 августа 1943г. экипаж: экипаж Карельцев, штурман эскадрильи старший лейтенант Еретиченко Федор Петрович, Кулагин, Белоносов - в составе четверки Ту-2 (ведущий- командир 1 авиаэскадрильи капитан Герасимов Николай Константинович), взлетев в 18-03, под прикрытием 4 истребителей Як-7 в 19-17 с высоты 2850м. бомбил войска  противника в районе Кулагино, Михайлово, Степаново. Группа была обстреляна зенитной артиллерией. В районе цели группа была атакована 6 истребителями ФВ-190 (Фокке-Вульф). Три из них, ввязались в бой с нашими истребителями сопровождения. Оставшиеся три- атаковали отставший экипаж старшего лейтенанта Кабардина Ивана Кирилловича и сбили его, потеряв от ответного огня один истребитель.

23 августа экипаж Карельцев, Еретиченко, Кулагин, Белоносов- в составе девятки Ту-2 бомбардировал артиллерию противника в районе Лупшево. Экипаж сбросил на цель 2 авиабомбы ФАБ-250 и 9 ФАБ-100. 2 бомбы ФАБ-100 из-за неправильной подвески сбросить не удалось.

04 сентября экипаж: Карельцев, штурман старший лейтенант Песоцкий Леонид Иванович, Кулагин, Белоносов- в составе четверки Ту-2 (ведущий- старший лейтенант Николаев Владимир Арсентьевич) бомбардировал артиллерию противника в лесу в 4,5км. восточнее пос.Духовщина. Из Духовщины и Афанасьево группа была обстреляна зенитной артиллерией.

13 сентября 1943г. экипаж: Карельцев, Песоцкий, Кулагин, Белоносов- в составе девятки Ту-2 (ведущий- командир полка майор Козырев Петр Харитонович) бомбардировал войска противника в район Рыбшево.

15 сентября 1943г. в период с 07-50 по 08-00 10 самолетов полка 2 группами произвели вылет на боевое задание. Ведущий первой группы- капитан Герасимов, второй- лейтенант Боговой Василий Алексеевич. Обе группы прикрывали по 5 истребителей Ла-5. С 09-00 до 09-17 группы с высот 2200м. и 1900м. с одного захода нанесли удар по опорному пункту противника  в районе Старое Селище-  Жигулино. На выходе от цели вторая группа была атакована 7 истребителями ФВ-190 (Фокке-Вульф) и 5- Ме-109 (Мессершмитт). Первая группа не атаковалась. Вторая пятерка с задания не вернулась. Среди сбитых, экипаж: летчик младший лейтенант Карельцев Александр Григорьевич, штурман старший лейтенант Песоцкий Леонид Иванович, стрелок-радист старший сержант Кулагин Дмитрий Андреевич, воздушный стрелок сержант Белоносов Леонид Андреевич.

27 сентября в полк прибыли сержант Белоносов и старший сержант Кулагин, который с ранением был направлен в полевой госпиталь.

После госпиталя вернулся в полк.

В 1944г. командиром полка назначен майор Васякин Марк Павлович.

К июню 1944г. полк перебазировался на ленинградский аэродром Углово.

09 июня экипаж: летчик младший лейтенант Вашанов Николай Андреевич, штурман младший лейтенант Украинец Аполлинарий Михайлович, стрелок-радист старший сержант Кулагин Дмитрий Андреевич, воздушный стрелок старший сержант Родионов Петр Митрофанович- в составе звена майора Герасимова бомбардировал передний край обороны противника северо-западнее с.Камешки.

Полк участвовал в прорыве линии Маннергейма и в освобождении Выборга.

На 3 Белорусском фронте бомбардировал станцию Минск, не дав возможности противнику эвакуировать 50 эшелонов с техникой. На 1 Прибалтийском фронте полк наносил удары по войскам противника; по железнодорожным станциям Малта, Митава, Мейтене, Оига, Полин; по переправам в районах Дриса и Друя; по аэродрому Эйзере. 

27 июля 1944г. над Митавой истребителем противника был сбит самолет командира полка подполковника Васякина. Командование полком принял майор Герасимов Николай Константинович.

К концу июля 1944г. старшина Кулагин совершил 25 успешных боевых вылетов. Приказом от 29 июля 1944г. был награжден медалью «За отвагу».

В 1945г. полком командовал гвардии майор Кожевников Ванифатий Алексеевич.

Весной 1945г. экипажи полка наносили удары по объектам противника в Кенигсберге, в порах Пиллау и Розенберг, по укреплениям в районе Хайлигенбайль.

К апрелю 1945г. старшина Кулагин совершил 49 боевых вылетов. Приказом от 18 апреля 1945г. был награжден орденом Красной Звезды.

С 16 апреля полк участвовал в Берлинской операции. Бомбардировал Берлин. 

Летом 1945г. полк был переброшен в Монголию. Участвовал в Советско-японской войне. Бомбардировал станций Ванемяо и Солунь.

Старшина Кулагин был награжден медалями «За оборону Кавказа», «За взятие Кенигсберга», «За взятие Берлина», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.», «За победу над Японией».