16 октября 2022 года ушел добровольцем на СВО. Дмитрий выполнял задачи в ходе операции по зачистке территории на полях сражений под Клещеевкой. 29 сентября 2023 года, выполняя боевое задание, группа из шести человек, в которой находился Дмитрий, попала в окружение. Товарищи младшего сержанта Фролова погибли, он в одиночку пытался удержать оборону целые сутки, передавая информацию в штаб. Чтобы не сдаться в плен, сохранить честь и защитить Родину, держался до последнего вздоха.
В течение года родные и близкие люди искали Дмитрия, чтобы вернуть его на родную землю. Всё это время он числился в списках без вести пропавших. И только в сентябре 2024 года его тело нашли в Ростове-на-Дону, где Дмитрий оказался ещё в январе без документов. 5 сентября 2024 года герой обрёл покой.
В соответствии с Указом Президента РФ за мужество, самоотверженность и отвагу в зоне спецоперации награжден Орденом Мужества посмертно.