Родился 7 ноября 1918 года в деревне Бойдолово (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 паровозовагоноремонтном заводе имени Макса-Гельца, позже в мастерских техникума путей сообщения. В 1938 году окончил Великолукский аэроклуб. С декабря 1938 года в рядах Красной Армии. В 1939 году окончил Одесскую военную авиационную школу лётчиков. Участник похода в Западную Украину в 1939 году и Советско-Финляндской войны с декабря 1939 по 12 марта 1940 гг.

С 22 июня 1941 года младший лейтенант Д. Ф. Ковтюлев в действующей армии: в составе 91-го ИАП (базировался в районе Житомира), летал на И-153. Сражался на Калининском и Юго-Западном фронтах. С июля по 5 сентября 1941 года воевал в 20-м ИАП, продолжая летать на И-153. 20 января 1942 года был направлен в 518-й ИАП, где летал 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 5 и в составе группы 6 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, позже в Киеве. 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); медалями.