Ему довелось немало повоевать в составе 150-го пехотного Таманского полка 38-й пехотной дивизии на Западном и Северном фронтах. Позднее, в мае 1917 г. старший унтер-офицер Козлов стал юнкером Гатчинской школы подготовки прапорщиков пехоты Северного фронта, а уже в августе был произведен в офицеры.
Старая армия окончательно рушилась. Козлов, вернувшийся в начале 1918 г. на родину, вновь стал в строй уже в середине того же года, добровольно вступив в Красную армию. Довелось воевать на Восточном фронте против войск адмирала А. В. Колчака, в составе Семипалатинской группы войск с белоказачьими отрядами атамана А. И. Дутова и Семиреченской армией атамана Б. В. Анненкова, громил вместе с подчиненными басмачей, разгулявшихся в Ферганской области. К этому времени Дмитрий Тимофеевич был уже командиром полка, а в августе 1922 г. стал командиром 5-й отдельной Степной бригады. Успехи молодого красного командира в борьбе с басмачами были отмечены Реввоенсоветом СССР, который по представлению Военного совета Туркестанского фронта наградил его орденом Красного Знамени.
Перспективного краскома направили на учебу. Козлов прошел полный курс Военной академии РККА им. М. В. Фрунзе и стал быстро продвигаться по служебной лестнице, став в январе 1931 г. командиром 44-й стрелковой дивизии, дислоцированной на территории Украинского военного округа.
Дивизия участвовала не только во всех мероприятиях боевой подготовки округа (в 1935 г. УВО был разделен на Киевский и Харьковский военные округа, при этом 44-я стрелковая дивизия отошла к КВО), но и в учениях и маневрах, проводившихся по плану всей Красной армией. В сентябре 1935 г. на территории КВО прошли общевойсковые учения, которые вошли в историю Вооруженных сил СССР под названием больших Киевских маневров. В ходе них впервые на практике проверялись положения теории глубокого боя и глубокой операции, разработанной крупными отечественными военными теоретиками и военачальниками — В. К. Триандафиловым, М. Н. Тухачевским, Г. С. Иссерсоном, А. И. Егоровым, К. Б. Калиновским. К маневрам, руководство которыми осуществлял командующий КВО командарм 1-го ранга И. Э. Якир и на которых присутствовали нарком обороны Маршал Советского Союза К. Е. Ворошилов, его заместители Маршалы Советского Союза С. М. Будённый и М. Н. Тухачевский, начальник Генерального штаба РККА Маршал Советского Союза А. И. Егоров, начальник Политуправления Красной армии армейский комиссар 1-го ранга Я. Б. Гамарник, привлекались крупные соединения механизированных войск и авиации, стрелковые и кавалерийские соединения. Отрабатывались прорыв укрепленной оборонительной полосы стрелковым корпусом, усиленным танковыми батальонами и артиллерией РГК, развитие прорыва кавалерийским корпусом, применение крупного авиадесанта, маневр механизированного корпуса совместно с кавалерийской дивизией с целью окружения и уничтожения в своем тылу прорвавшейся группы противника.