В 1936г. окончил среднюю школу.

В августе 1936г. призван Куйбышевским райвоенкоматом.

В декабре 1939г. окончил 1-е Чкаловское военное авиационное училище летчиков.

С первых дней войны до 15 июля 1941г. воевал на Юго-Западном фронте.

С 17 августа 1942г.- на Сталинградском фронте.

15 сентября 1942г. первым в дивизии применил штурмовку- пикируя с высоты 800м, расстреливал немецкую автоколонну. Был атакован парой истребителей Ме-109 (Мессершмитт), один из которых был сбит стрелком-радистом. В воздушном бою самолет Пе-2 был поврежден- вышел из строя один мотор. Дмитрий Павлович привел самолет на свой аэродром на одном моторе.

08 октября совершил 4 боевых вылетав район Яшкуль.

К началу февраля 1943г. совершил 60 боевых вылетов, 36 из которых- на разведку.

04 февраля 1943г. заместитель командира эскадрильи 86 бомбардировочного авиаполка лейтенант Пеньков был представлен к ордену Красного Знамени. Приказ о награждении от 06 марта 1943г.

К маю 1943г. полк вел боевую работу на Южном фронте.

К 22 июля 1943г. старший лейтенант Пеньков совершил еще 11 боевых вылетов. Приказом от 23 июля 1943г. был награжден орденом Отечественной войны II степени.

20 августа экипаж самолета Пе-2: заместитель командира эскадрильи старший лейтенант Пеньков Дмитрий Павлович, штурман эскадрильи младший лейтенант Кравцов Евгений Павлович, воздушный стрелок-радист старший сержант Ванхадло Максим Михайлович, в группе из 8 самолетов бомбардировал станцию Волноваха.

22 августа экипаж в группе из 17 Пе-2 бомбардировал скопление танков и пехоты противника в районе Успенской.

23 августа экипаж участвовал в бомбардировке станции Дебальцево. Вторым вылетом- станцию Чистяково.

27 августа- бомбардировал скопление танков и пехоты противника в районе д.Алексеевка на западном берегу р.Мокрый Зланчик.

28 августа- бомбардировал войска противника в районе Анастасиевка. Вторым вылетом- переправу юго-западнее Лакедемоновки.

29 августа 1943г. экипаж Пеньков, Кравцов, Ванхадло- вылетел на разведку в район Мариуполя. Будучи подбитым, выбросился с парашютами. Приземлился у хутора Щербак, который был занят гитлеровцами. 

Дмитрий Павлович был ранен. Попал в плен.

До декабря 1943г. находился в лазарете для военнопленных г.Слаут, затем, был переведен в концлагерь, работал на шахте.

В 1945г. был освобожден 28 марта 1945г. союзными войсками. Репатриирован.

27 сентября 1945г. прошел спецпроверку в спецлагере НКВД г.Франкфурт-на-Одере.

Служил в составе 55 запасного стрелкового полка 5 запасной стрелковой дивизии.

21 ноября 1945г. был уволен в запас.