Дмитрий Иванович родился 5 ноября 1920 года в селе Нагорновка (ныне — Белопольского района Сумской области).
В 1939 году окончил среднюю школу, затем поступил в Могилевское стрелково-пулеметное училище, окончил его в июне 1941 года, перед самым началом войны.
На фронтах Великой Отечественной войны с июня 1941 года. В январе 1942 года стал командиром стрелкового взвода (Юго-Западный фронт. С февраля этого же года командовал ротой (Ленинградский фронт). С октября 1942 года стал командиром батальона.
В марте 1944 года Михайлик стал командиром первого батальона 708-го стрелкового полка (43-я дважды Краснознаменная стрелковая дивизия). Батальон получил задание от командования форсировать реку Нарву. Это оказалось очень непросто, но силам Михайлика всё же удалось форсировать реку.
Противник бросал свои силы на борьбу с окопавшимися советскими бойцами. Было совершено несколько контратак, количество бойцов батальона уменьшалось, но и немцы несли серьёзные потери. Сам Михайлик был сначала контужен, а затем и ранен. 13 марта фашисты отрезали батальон от остальных сил, таким образом, окружив его.
На помощь батальону была направлена небольшая группа, которой 14 марта 1944 года удалось прорваться через вражеские войска к батальону Михайлика. Двадцать суток батальон держал плацдарм, несмотря на натиск противника. Сам капитан Михайлик проявил мужество и отвагу, не покидал поле боя. За героизм, проявленный в окружении, он был представлен к званию Героя Советского Союза, но из-за сложившейся обстановки так и не был награждён.
После окончания войны поступил на курсы «Выстрел», окончил их в 1946 году. Был направлен в Дальневосточный военный округ, там занял должность командира стрелкового батальона. В 1948 году стал заместителем командира полка. В 1950 году принял командование 449-м стрелковым полком.
В 1954 году стал слушателем основного факультета Военной академии им. М. В. Фрунзе, окончил её в 1957 году. Вскоре был назначен начальником штаба 42-й мотострелковой дивизии (Северо-Кавказский военный округ). В 1960 году занял должность командира 68-й мотострелковой дивизии.
Учился в Военной академии Генштаба, окончил её в 1965 году. Затем стал начальником штаба 30-го гвардейского корпуса (Ленинградский военный округ). В октябре 1966 года назначен на должность начальника штаба 11 гвардейской армии.
В октябре 1972 года занял должность заместителя начальника Гражданской обороны СССР.
В 1986 году генерал-лейтенант Михайлик уволен из Вооруженных Сил СССР.
Член Учёного Совета Академии гражданской защиты МЧС России, член Военного Совета войск гражданской обороны, член Коллегии Российского государственного военного историко-культурного центра при Правительстве Российской Федерации.
Жил в Москве. Более 25 лет являлся председателем Центрального совета ветеранов МЧС России и постоянным членом коллегии МЧС России.
3 мая 2012 года в сквере у здания МЧС России его глава Сергей Шойгу открыл памятник ветеранам службы спасения. Прототипом скульптуры ветерана стал генерал-лейтенант Д. И. Михайлик (на открытии памятника присутствовал он сам). В своей речи С. Шойгу подтвердил этот факт.
3 июня 2013 года Президент России Владимир Путин наградил Д. И. Михайлика орденом Александра Невского: «Любовь к Отечеству пронесли через всю свою жизнь наши ветераны. Интересы страны, защита родной земли были для них главной, всепобеждающей силой. Мне доставляет особое удовольствие сегодня вручить награду одному из фронтовиков — генерал-лейтенанту в отставке Дмитрию Ивановичу Михайлику, биография которого поистине легендарна. На передовой с 1942 года, трижды ранен, лично поднимал свой батальон в атаку, в одиночку ходил на уничтожение огневых точек противника. За мужество и героизм, проявленные в годы войны, Дмитрий Иванович награждается орденом Александра Невского».
14 апреля 2018 года в городе Керчь состоялся торжественный спуск на воду нового многоцелевого пожарно-спасательный катера КС-951 «Дмитрий Михайлик», который будет стоять на страже безопасности полуострова в составе Специального морского отряда Главного управления МЧС России по Республике Крым.
Скончался на 99-м году жизни 11 января 2019 года в Москве. Похоронен с воинскими почестями 14 января 2019 года на Троекуровском кладбище.
5 сентября 2019 года на базе Института развития МЧС России Академии гражданской защиты МЧС России открылась, экспозиция (смотреть виртуальный тур по музею), посвященная ветерану Великой Отечественной войны, председателю Центрального совета ветеранов МЧС России, бессменному председателю Государственной экзаменационной (аттестационной) комиссии Академии, генерал-лейтенанту в отставке Михайлику Дмитрию Ивановичу.
Сквер, расположенный вдоль Кременчугской улицы в районе Фили-Давыдково Западного административного округа столицы, теперь носит имя выдающегося деятеля Гражданской обороны СССР и России, генерал-лейтенанта Дмитрия Ивановича Михайлика. Соответствующее постановление Правительства Москвы подписано 19 февраля 2020 года.
5 ноября в 12.00 в поселке Ропша Ленинградской области на территории сквера Генерала Михайлика состоялось торжественное открытие памятного камня в честь 100-летия со дня рождения ветерана МЧС России генерал-лейтенанта Дмитрия Ивановича Михайлика.
Его девиз «Честь имею!» навсегда стал жизненным кредо не только для личного состава МЧС России, но и для всех, кто посвятил себя делу спасения и служению Родине.
