Родился 25 октября 1912 года в с. Трудовая Солянка ныне Кинель-Черкасского района Самарской области в семье крестьянина, русский.
Окончил 7 классов. До призыва на действительную службу работал в колхозе «Красный прожектор» механизатором.
С 1934по 1936 годы служил в Красной Армии. Вернулся, окончил курсы шоферов, обзавелся семьей, добросовестно трудился на своей земле. Член КПСС с 1943 года.
Прошагал в пехотных сапогах от Подмосковья до Берлина — воевал на Юго-Западном, Донском, 3-м Украинском, 1-м Белорусском фронтах. Фронтовая его жизнь прошла в основном в прославленной 62-й (8-й гвардейской) Армии под командованием известного полководца В. И. Чуйкова, отстоявшей Сталинград, штурмовавшей Берлин. Дмитрий Осин участвовал в освобождении Донбасса, Запорожья, Николаева, Одессы, Витебска, Орши, Бобруйска, Польши, в штурме и взятии Берлина.
После увольнения в запас в марте 1947 года майор Осин Д. В. жил и работал в селе Анастасиевке Матвеево-Курганского района (до 1959 — Анастасиевского района) на советской и хозяйственной работе. В 1973 году Дмитрий Васильевич приезжал в гости на свою малую родину, был желанным гостем учащихся и учителей Красногорской школы.
Умер Д. В. Осин 22 сентября 1987 года в селе Анастасиевка в возрасте 75 лет. Там и похоронен.
Исключительное мужество и геройство проявил командир 2-го стрелкового батальона 172-го краснознаменного полка 57-й стрелковой дивизии, 8-й гвардейской армии гвардии капитан Осин Д. В. в боях с 1 по 3 февраля 1945 года в районе села Альт-Лиммрит (Германия). Батальон Осина окружила группировка противника. Умело расставив силы, лично находясь в боевых порядках, Осин отразил 5 яростных атак противника и, измотав его, перешел в контратаку, стремительными и смелыми действиями нанес поражение врагу, продвинулся вперед, уничтожив до 150 солдат и офицеров противника, захватил в плен 40 солдат и 50 автомашин. Капитан Осин лично уничтожил офицера и 4 солдат в рукопашном бою.
3 февраля 1945 года, получив задачу на форсирование реки Одер, батальон Осина под сильным обстрелом противника и непрерывными налетами его авиации, форсировал реку и захватил плацдарм на левом берегу. И, несмотря на неоднократные атаки противника, смог удержать его в течение суток до подхода других частей.