14 серпня 2024 року старший солдат Дмитро Маршалюк мобілізований до лав Державної прикордонної служби України. З 14 серпня по 24 вересня 2024 року проходив навчання у Головному центрі підготовки особового складу імені генерал-майора Ігоря Момота. Під час навчання засвоїв повний курс фахової, тактичної, інженерної, вогневої та медичної підготовки. Проявив себе відповідальним та уважним курсантом, який демонстрував стійкий морально-психологічний стан, високу мотивацію до служби в умовах воєнного стану, швидко опановував навички поводження зі зброєю та ефективної взаємодії в бойовому розрахунку.

Старший солдат Дмитро Маршалюк за час проходження військової служби зарекомендував себе дисциплінованим, ініціативним та рішучим військовослужбовцем, вірним народові та Конституції України. 

З 24 вересня 2024 року старший солдат Дмитро Маршалюк проходив службу на посаді помічника гранатометника в 3 прикордонному загоні, де брав активну участь у забезпеченні оборони позицій підрозділу, неодноразово залучався до бойових завдань у зоні ведення активних бойових дій. Прикордонник брав участь у відбитті штурмів противника, виявляв витримку, мужність і готовність до самопожертви заради виконання бойового завдання. Діяв злагоджено та чітко у складі підрозділу, забезпечував вогневу підтримку в умовах високої інтенсивності бойових дій.

04 жовтня 2024 року, виконуючи службові обов’язки у складі бойового підрозділу на спостережному пункті «Піттон» у районі н.п. Колісниківка, старший солдат Дмитро Маршалюк взяв участь у відбитті штурму ворожих сил. Під час бою проявив особисту ініціативу, рішучість та хоробрість, наніс вогневе ураження по живій силі противника з кулемета, у результаті чого було знищено щонайменше 2 окупантів та зірвано спробу прориву. Старший солдат Дмитро Маршалюк продовжив виконання бойового завдання, мужньо відбивав наступні штурми противника. О 03:30 04 жовтня 2024 року було втрачено зв’язок зі спостережним пунктом «Пітон». Лише через 3 години того ж дня військовослужбовці 4 батальйону оперативного призначення 1 бригади оперативного призначення Національної гвардії України знайшли тіло старшого солдата Дмитра Маршалюка. Унаслідок отриманих поранень він героїчно загинув, залишаючись на бойовій позиції до останнього.

За особисту мужність і самовіддані дії, виявлені у захисті державного суверенітету та територіальної цілісності України, вірність військовій присязі старший солдат Маршалюк Дмитро Володимирович нагороджений орденом «За мужність» ІІІ ступеня (посмертно).