Учёба: Симферопольская (Таврическая) духовная семинария; биологический факультет Варшавского университета, на старших курсах — хранитель зоологического музея. Год окончания: 1897. С 1 мая по 15 июня 1900 г. командирован за границу для осмотра зоологических музеев Западной Европы, а с 11 декабря 1901 г. по 7 января 1902 г. — на XI съезд русских естествоиспытателей и врачей в Санкт-Петербург.
14 декабря 1901 г., 2 марта и 27 апреля 1902 г. сдал экзамен на степень магистра зоологии в Императорском Новороссийском университете. В 1905 г., с 23 июня по 30 августа направлен в научную командировку на Мурманский берег; 18 мая 1906 г. защитил магистерскую диссертацию в Санкт-Петербурге и с 31 октября уволился из Варшавского университета. В конце ноября переехал в Москву, преподаватель естественной истории в гимназии Медведниковых. Зачислен приват-доцентом физико-математического факультета Московского Императорского университета. С 1 июля 1907 г. — преподаватель естествознания и географии в Московской женской гимназии им. Л. О. Вяземской. В 1911 г. он защитил докторскую диссертацию на заседании физико-математического отделения Академии наук.
По его инициативе в Москве на средства земства создана первая в России ветеринарная гельминтологическая лаборатория по борьбе с гельминтозами домашних животных. В 1911 году покинул университет вместе с рядом других профессоров из-за недовольства реакционной деятельностью министра народного просвещения Л. А. Кассо. Преподавал в Народном университете Л. И. Шанявского в Москве. В 1916 г. был приглашен З. М. Таланцевым на пост ректора Народного городского университета в Нижнем Новгороде.
С 1918 по 1919 гг. — ректор Нижегородского государственного университета.
С 1920 по 1925 гг. — работал в Симферополе, затем в Минске, где он состоял профессором Западно-Белорусского государственного сельскохозяйственного института.
С 1925 года вместе с женой Людмилой Ивановной Синицыной эмигрировал сначала в Западную Европу, а потом в США. Принят препаратором в Американский естественно-исторический музей в Нью-Йорке. Открыл и описал при ревизии коллекции тропических ящериц новый вид Neusticurus ocellatus Sinitsin, 1930.
с 1928 по 1931 — штатный зоолог в сельскохозяйственном департаменте штата Вашингтон в области ветеринарной гельминтологии.
В школе медицины Лос-Анжелесского университета занимался изучением простейших, паразитирующих в кишечнике человека.
Умер в Южной Калифорнии 19 октября 1937 г. от болезни сердца.
Ученики и соратники Д. Ф. Синицына: Э. К. Рейзин, И. Ф. Гайлит, А. А. Скворцов, В. И. Жадин
