После Октябрьской революции 1917 г. Д. И. Горюнов работал разъездным газетчиком в поездах Ржев-Вязьма, киоскером и разносчиком газеты «Ржевская коммуна», первой местной советской газеты, ставшей в январе 1918 г. «Красной коммуной», а затем «Ржевской правдой», которая выходит в свет до сих пор. Вполне возможно, что на выбор жизненного пути молодого человека оказал влияние первый редактор газеты, один из создателей Ржевской организации РСДРП(б) прапорщик И. Х. Бодякшин. Свидетельством тому, что это была незаурядная личность является описание выступления Бодякшина на II Съезде Светов, оставленное Дж. Ридом в книге «Десять дней, которые потрясли мир».
Так или иначе, уже в 16 лет Дмитрий записывается в Красную армию: сначала помощником делопроизводителя по учету личного состава ржевского «штаба Красных войск», затем добровольно становится красноармейцем-писарем строевой части штаба, формируемого в Ржеве конного полка 2-й Тверской дивизии. Вскоре полк был переименован в 7-й кавалерийский полк, осенью 1919 г. убыл на фронт под Тулу, а затем выехал в состав Юго-Западного фронта. В 1919–1920 гг. Горюнов – командир взвода полковой школы сформированного на базе полка 61-го кавполка 11-й кавдивизии 1-й Конной армии, с сентября 1919 г. по март 1920 г. он участвует в боях против войск А. И. Деникина, кавалерийских соединений К. К. Мамонтова, освобождении Ростова-на-Дону.
С Кубани, из станицы Егорлыкской, весной 1920 г., переболевший брюшным и возвратным тифом, 18-летний кавалерист-буденовец был направлен в ржевский госпиталь для окончательного выздоровления, после которого остался на военной службе. До 1924 г. Д. И. Горюнов служил делопроизводителем, инструктором по спорту и допризывной подготовке 3-го округа милиционно-территориальных войск, по направлению уездного комитета РКП(б), – командиром взвода и адъютантом ржевского отдельного батальона коммунистических частей особого назначения (ЧОН). В 1923 г. Горюнов становится кандидатом в члены партии.
В 1924 г. подразделения ЧОН были расформированы и его назначают комвзвода стоявшего в Ржеве 142-го полка 48-й стрелковой дивизии, а потом переводят адьютантом 144-го стрелкового полка, дислоцировавшегося в Вышнем Волочке. Осенью 1925 г. командование командирует его для усовершенствования военных знаний в Московскую пехотную школу имени бывшего царского подполковника, народовольца и «шлиссельбуржца» М. Ю. Ашенбреннера, однако, в ноябре – декабре 1925 г. Дмитрий вновь попадает в госпиталь с острой формой «нервоза сердца» и увольняется в запас РККА по медицинским показаниям.