В 1999 году окончил Кировский государственный медицинский институт по специальности педиатрия.
С 1999 по 2001 гг проходил обучение в клинической ординатуре по специальности «Инфекционные болезни» на базе кафедры инфекционных болезней с курсом эпидемиологии и детских инфекций Кировской государственной медицинской академии.
В 2001 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата медицинских наук.
В 2001 г. был принят на должность научного сотрудника детского клинического отдела Центрального научно-исследовательского института эпидемиологии Минздрава РФ.
С 2003 по настоящее время работает в должности ведущего научного сотрудника клинического отдела инфекционной патологии Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора.
В 2013 году Д.В. Усенко защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора медицинских наук на тему: «Острые кишечные инфекции у детей с атопическим дерматитом: клинико-иммунологические особенности, тактика терапии и реабилитации».
