Dmitri Malyschko trat erstmals im Rahmen der Junioren-Europameisterschaften 2005 bei internationalen Wettkämpfen an und wurde in Kontiolahti Achter des Einzels, Zehnter des Sprints und 29. im Verfolgungsrennen. Es dauerte bis 2007, dass weitere Rennen im Rahmen des Junioren-Europacups in Geilo und Torsby folgten, darunter mit einem zweiten Rang in einem Sprint hinter Fredrik Lindström. Danach dauerte es wieder zwei Jahre, bis Malyschko 2009 im Rahmen des IBU-Cups in Ridnaun bei den Männern debütierte und schon in seinem ersten Rennen, einem Einzel, Siebter wurde. Noch in derselben Saison konnte er sein bestes Ergebnis in dieser Rennserie bei einem Einzel in Nové Město na Moravě auf den fünften Platz verbessern. Erstes Großereignis wurden die Biathlon-Europameisterschaften 2010 in Otepää, bei denen Malyschko im Einzel 25. wurde und mit Alexei Wolkow, Wladimir Semakow und Wiktor Wassiljew im Staffelrennen hinter der deutschen Mannschaft die Silbermedaille gewann. Bei seinem ersten Start im Weltcup belegte Dmitri Malyschko in Hochfilzen in der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202010/11"&gt;Saison 2011/12&lt;/a&gt; Rang zehn im Sprint und erreichte auf Anhieb die Top Ten und gewann seine ersten Punkte. Seinen ersten Podestplatz belegte Malyschko mit Platz 3 in der Verfolgung von Kontiolahti im Jahr 2012. In der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202012/13"&gt;Saison 2012/13&lt;/a&gt; konnte Dmitri Malyschko erstmals ein Weltcuprennen gewinnen: Im Sprint von Oberhof war er erfolgreich. Tags darauf konnte er auch die Verfolgung für sich entscheiden.