Дмитрий Новосёлов геройски погиб в 2003 году во время столкновения с боевиками в городе Аргун Чеченской республики. На пересечении улиц Гудермесская и Заводская военнослужащие внутренних войск попали в засаду. К ним на помощь отправилась оперативная группа.
Капитан Новосёлов работал по врагу из снайперской винтовки. Когда закончились патроны, продолжал бой с автоматом. Рядом с ним находился его раненый командир, и снайпер кинулся к нему на помощь. Боевики обнаружили позицию Дмитрия Новосёлова и начали обстреливать её из подствольных гранатометов. Герой получил смертельное ранение в результате прямого попадания гранаты.
За мужество и героизм, проявленные во время контртеррористической операции на Северном Кавказе, Дмитрию Новосёлову в 2004 году присвоили звание героя России (посмертно).