Отец — филолог-славист, мать — преподаватель-историк. Дмитрий Коваленин вырос на Сахалине, учился в художественной и музыкальной школах. В 1985—1988 годах работал в «Интуристе» города Хабаровска, координируя и сопровождая туристические группы из Японии, Австралии и США в путешествиях по СССР. В 1988 году окончил восточный факультет Дальневосточного государственного университета по специальности «востоковед-филолог; переводчик с японского языка». В 1988—1989 годах стажировался в Университете Сока (Токио).
С 1991 года, уехав в Японию по частному приглашению, Коваленин работал судовым агентом в японском порту города Ниигата.
В 2000 году вернулся в Москву, где занимался свободными переводами и журналистикой. Коваленин — один из создателей сайта «Виртуальные суси» (1998), получившего «Интел-Интернет премию» в номинации «Персональные страницы».
Известность Дмитрий Коваленин получил как переводчик на русский язык книг Харуки Мураками, первая из которых, «Охота на овец», была опубликована в 1987 году. Среди его работ — переводы таких авторов, как Харуки Мураками («Дэнс, Дэнс, Дэнс», «Страна Чудес без тормозов и Конец Света», «Послемрак», «1Q84»), Фудзивара Иори («Тьма на ладони»), в поэзии — Тавара Мати («Именины Салата»), Такамура Котаро («Стихи о Тиэко»), Роберт Стивенсон, Том Вэйтс, Роджер Уотерс, Леонард Коэн и др.
Автор книги «Суси-Нуар. Занимательное муракамиЕдение» — исследования жизни и творчества Харуки Мураками. Для его написания Коваленин провел год в Токийском университете в качестве стажёра-исследователя по гранту Министерства образования Японии.
Автор книги «Коро-коро» — сборника малой прозы, включающей повесть «Сила трупа», рассказы и эссе о современной Японии.
Лауреат литературной премии «Странник» (за перевод романа «Дэнс, Дэнс, Дэнс»).