В Чечне с 29 января 2000 года Дмитрий Сергеевич Кожемякин участвовал в контртеррористических операциях на территории Северо-Кавказского региона Российской Федерации. В ходе выполнения боевых задач умело командовал взводом, неоднократно проявлял личное мужество и отвагу.
29 февраля 2000 года взвод Дмитрия Сергеевича Кожемякина вёл разведку в районе восточного склона горы Истыкорт, обеспечивая выдвижение 6-й парашютно-десантной роты для занятия господствующих высот. Обнаружив передовую группу противника, 6-я парашютно-десантная рота вступила с ней в бой. В это время гвардии лейтенант Дмитрий Сергеевич Кожемякин вместе с подчинёнными скрытно обошёл боевиков и огнём поддержал действия роты. Противник, подтянув основные силы и создав многократное превосходство, потеснил десантников. В связи с чем 6-я парашютно-десантная рота была вынуждена закрепиться на высоте 776,0.
Боевики попытались окружить псковских десантников. Разведчики Дмитрия Кожемякина быстрыми и решительными действиями пресекли эту попытку. Во время перестрелки гвардии лейтенант Д. С. Кожемякин получил ранение, но остался в строю.
Утром следующего дня, 1 марта 2000 года, боевики возобновили штурм высоты 776,0. В начале боя гвардии лейтенант Дмитрий Сергеевич Кожемякин поспешил на помощь раненному десантнику, гвардии младшему сержанту Хаматову Евгению Камилевичу, чтобы вынести его из-под обстрела. Прикрывая сержанта, офицер получил смертельное ранение и умер.
Указом и.о. Президента РФ № 0876 от 12 марта 2000 г.гвардии лейтенанту Кожемякину Дмитрию Сергеевичу было присвоено звание Героя Российской Федерации (посмертно). “Золотая звезда” № 0562 вручена родителям Героя.
Именем Дмитрия Сергеевича Кожемякина названа улица в нашем городе, где проживал Герой и продолжает проживать его семья. На доме номер 10 по ул.Молодцова висит мемориальная доска.
5 ноября 2020года в День военного разведчика в г.Сертолово открыт памятник Герою России гвардии лейтенанту Дмитрию Кожемякину. А в Гимназии г.Сертолово в этот же день открыт музей "Честь и гордость Отечества" , одна из экспозиций " Шагнувшие в бессмертие" , посвящена Д.Кожемякину и подвигу 6-йроты.В музее хранятся личные вещи Героя, переданные в музей его родителями.