З 1915 року на військовій службі. В першу світову війну воював рядовим Північно-Західного фронту. З жовтня 1917 року в Червоній армії. Під час Громадянської війни в Росії, помічник командира 2-ї бригади 4-ї кавдивізії, командир ескадрону, командир полку і 2-ї бригади 14-ї кавдивізії в складі 1-ї Кінної Армії.
У 1922—1929 роках командир кавалерійської бригади в Північно-Кавказькому військовому окрузі. Одночасно закінчив підготовчі курси при Військовій Академії РСЧА імені М. В. Фрунзе в 1923 році, курси удосконалення вищого комскладу в 1925 році.
З 1930 по 1933 роки командир 8-ї окремої кавалерійської бригади, учасник боротьби з басмачами. В 1935 році закінчив Військову Академію РСЧА імені М. В. Фрунзе. З 1936 р. командир 13-ї Донської козачої дивізії. З вересня 1937 року командир 1-го кавалерійського корпусу РСЧА. До початку літа 1940 року командував 4-м кавалерійським корпусом Київського Особливого військового округу.
З 4 червня 1940 призначений командиром 8-го мехкорпусу, створеного із частин 4-го кавалерійського корпусу, 7-ї стрілецької дивізії, 14-ї важкої і 23-ї легкої танкових бригад.
В період Прикордонних боїв початку війни брав участь у контрударі 8-го мехкорпусу під Луцьком, Дубно і Бродами. З 22 липня 1941 по 15 серпня 1941 командувач 38-ю армією, з 30 серпня по 5 жовтня командувач Південного фронту. З 22 жовтня командувач 57-ї, з 8 травня по 4 липня 1942 — 28-ї арміями. З липня 1942 по березень 1943 виконував завдання Ставки ВГК. З березня по травень 1943 командувач 3-ї резервної армії. З травня 1943 заступник командувача 3-ї гвардійської армії, з 28 січня 1944 командир 34-го гвардійського стрілецького корпусу. З 16 лютого по 29 березня 1944 командувач 3-ю гвардійською армією. З 12 квітня по 27 травня 1944 командир 3-го гвардійського стрілецького корпусу. З 18 липня 1944 і до кінця війни командир 114-го стрілецького корпусу. Війська під його керівництвом брали участь у визволенні Донбасу та всієї України, у Східно-Прусській і Берлінській операції.
Після війни командував корпусом у Групі окупаційних радянських військ в Німеччині, з вересня 1946 заступник, згодом помічник командувача військами Східно-Сибірського військового округу. З вересня 1950 у відставці. Жив в Ростові-на-Дону, де очолював Раду ветеранів війни. Писав роботи, опубліковані у Військово-історичному журналі, журналі «Дон», окремих збірках, а також статті, що використовувалися як навчальні посібники у вищих військово-навчальних закладах.
Нагороджений 3-ма орденами Леніна, орденом Жовтневої Революції, 5-ма орденами Червоного Прапора (1921, 3.01.1923, 22.02.1930), орденами Богдана Хмельницького 1-го ступеня (29.07.1944), Суворова 2-го ступеня, Кутузова 2-го ступеня, медалями, а також іноземними орденами.
Рябышев Д. И. Первый год войны. — М.: Воениздат, 1990. — 255 с. — (Военные мемуары). / Литературная запись В. М. Зоткина. — ISBN 5-203-00396-3. (рос.)
Советская военная энциклопедия. В 8-ми томах. — Т. 7. — М.: Воениздат, 1976. (рос.)
Бондаренко Игорь Такая долгая жизнь. Роман-дилогия. Книга 2-я, глава 11-я. Действия 8-го мехкорпуса Д. И. Рябышева. — М.: Советский писатель, 1990. — ISBN 5-265-01055-6. (рос.)
Рябишев Дмитро Іванович: облікова картка депутата Верховної Ради УРСР // ЦДАВО України, ф. Р-1, оп. 31, спр. 5, арк. 83.
Список депутатів Верховної Ради УРСР першого скликання, обраних 26 червня 1938 року // ЦДАВО України, ф. Р-1, оп. 31, спр. 2, арк. 67.
Список депутатів, обраних до Верховної Ради УРСР // Вісті [ЦВК УРСР: газета — 1938. — № 148 (5338). — 29 червня. — С. 1.