Родился 7 ноября 1918 года в деревне Бойдолово (ныне Невельский район Псковской области). В 1935 году окончил 7 классов средней школы в городе Невеле. Затем учился в фабрично-заводском училище (город Великие Луки), получил специальность токаря. Работал на паровозо-вагоноремонтном заводе имени Макса-Гельца, позже в мастерских техникума путей сообщения. В 1938 году окончил Великолукский аэроклуб. С 3 марта 1938 года в рядах Красной Армии. В 1939 году окончил Одесскую военную авиационную школу лётчиков. С 17 по 28 сентября 1939 года принимал участие в походе Советских войск в Западную Украину (в составе 69-й ИАБР, ВВС Украинского фронта), летая на И-15бис.

Участник Советско-Финляндской войны с 3 по 13 марта 1940 года в составе 23-го ИАП (59-я ИАБР, ВВС 7-й Армии, Северо-Западный фронт). Летал на И-15бис и И-153, воздушных побед не имел.

С 22 июня 1941 года младший лейтенант Д. Ф. Ковтюлев в действующей армии: в составе 91-го ИАП (базировался в районе Житомира). Боевую работу начал на Юго-Западном фронте (в составе 17-й САД), летая на И-153. 30 июля 1941 года полк убыл в тыл на доукомплектование, а Д. Ф. Ковтюлев переведён в 20-й ИАП (той же 17-й САД), где пробыл до 5 сентября 1941 года, продолжая летать на И-153. 20 января 1942 года был направлен в 518-й ИАП (ВВС Калининского фронта), где летал уже на Як-1.

15 февраля 1942 года командир 1-й эскадрильи 518-го истребительного авиационного полка (140-я истребительная авиационная дивизия, Калининский фронт) младший лейтенант Д. Ф. Ковтюлев в воздушном бою против 10 истребителей Ме-109 был сбит и получил тяжёлые ранения. Всего совершил 141 боевой вылет, провёл 44 воздушных боя, в которых сбил лично 4 и в составе группы 7 самолётов противника (в наградном листе указывается на 5 личных и 7 групповых побед). Указом Президиума Верховного Совета СССР от 30 января 1943 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 825).

После длительного лечения в Москве, был списан с лётной работы. Служил адъютантом 2-й эскадрильи 91-го ИАП. В феврале 1944 года капитан Д. Ф. Ковтюлев по состоянию здоровья уволен в запас. Жил в Кишинёве (Молдавия), позже в Киеве (Украина). Умер 1 октября 1945 года. Похоронен в братской могиле в деревне Колки (Невельский район Псковской области).

На фасаде средней школы, в которой учился Герой, установлена мемориальная доска.

Награждён орденом Ленина (30.01.1943).