Дмитрий Сарсембаев родился 29 ноября 1997 года в городе Таштагол, Кемеровская область. Мальчик с детства увлекался спортом. В возрасте одиннадцати лет начал заниматься сноубордом, в секцию сноуборда привела мама.
В 2015 года Дмитрий дебютировал на международной арене на этапе Кубка Европы в голландском Ландграфе, заняв 47 место в параллельном слаломе. В своем дебютном сезоне одержал 2 победы на этапах Кубка Европы и занял итоговое четвертое место. На этапах Кубка мира Сарсембаев дебютировал в январе 2016 года в Словении, заняв 26 место в параллельном гигантском слаломе.
На чемпионате мира среди юниоров 2015 года в Ябули Сарсенбаев завоевал бронзу в параллельном гигантском слаломе. Через год на чемпионате мира среди юниоров в Рогле стал чемпионом в параллельном гигантском слаломе. В 2017 году повторил успех, став двукратным чемпионом мира среди юниоров. Лучшим результатом на чемпионатах мира по сноуборду стало 32 место в параллельном гигантском слаломе в 2017 году в Сьерра-Неваде.
В 2018 году Дмитрий Сарсенбаев на этапах Кубка мира занял 4 место в параллельном слаломе. На Зимних Олимпийских играх в Пхенчхане в квалификации показал 14 время. В 1/8 финала проиграл по сумме двух заездов Ли Сан Хо из Южной Кореи.
Спортивные достижения Дмитрия Сарсембаева
Двукратный чемпион мира среди юниоров.
Бронзовый призёр чемпионатов мира среди юниоров.
Многократный победитель и призёр этапов Кубка Европы.
Серебряный призёр чемпионата России.