Родился в семье военного, потомка выходцев из Голштинии; учился в кадетском корпусе в Санкт-Петербурге. Был мобилизован в Красную армию, после службы был направлен в Петербургский университет, этнолого-лингвистическое отделение которого закончил в 1925 г.; специализировался первоначально как египтолог. Поступил в отдел Африки Академического музея антропологии и этнографии (ныне Кунсткамера). В 1927—1928 гг. — в заграничной командировке в Германии, Нидерландах и Бельгии, где, в частности, работал под руководством одного из крупнейших африканистов того времени Д. Вестермана. С 1929 г. преподавал в различных вузах Ленинграда этнографию и африканские языки (суахили, зулу, хауса и др.). Директор музея антропологии и этнографии (1932—1940). С 1946 г. и до конца жизни заведует кафедрой африканистики Восточного факультета ЛГУ, сменив на этой должности Н. В. Юшманова, и преподаёт различные африканистические дисциплины. Кандидат исторических наук (1935, без процедуры защиты); докторская диссертация по этнографии на тему «Кольцевая связь родов, или трёхродовой союз» (1945). Один из немногих отечественных африканистов, которые в советский период принимали участие в экспедициях в страны Африки: в 1950—60 гг. неоднократно работал в Египте, Сенегале, Мали и др.
1920—1925 — главное здание Петроградского университета — Университетская набережная, 7.
Д. А. Ольдерогге был классическим африканистом широкого профиля, в работах которого нашли отражение практически все гуманитарные аспекты изучения практически всех ареалов Тропической Африки. Внёс значительный вклад в изучение систем родства в Тропической Африке; основные результаты изложены в его книгах «Описательные системы родства народов Западного Судана» (1964), «Эпигамия» (1983) и др. В работе «Хамитская проблема в африканистике» (1949) один из первых (наряду с Дж. Гринбергом) обратил внимание на необоснованность выделения «хамитской» группы языков и разнородность её состава. Его лингвистические публикации включают учебник языка хауса, словари языков хауса и суахили, статьи о выражении пространственно-временных отношений в языках банту, о системах счёта в языках Африки и др.
Также исследовал этногенез и социальную организацию, материальную культуру и искусство народов Африки и др. проблемы.
Инициатор и главный редактор Энциклопедического справочника «Африка» (1963; впоследствии переиздавался), периодической серии «Africana: Африканский этнографический сборник» и др. изданий.