В 1789 году Сенявину довелось совершить «ледовый поход». Потемкин поручил ему провести корабль «Св. Владимир», вмерзший в лед лимана, под огнем турецких боевых кораблей. Капитан второго ранга успешно выполнил приказ и получил право носить орден св. Владимира 4-й степени с бантом.

В 1790 году он стал командиром корабля «Навархия» и служил под командованием адмирала Ушакова. У прославленного флотоводца прошел он настоящую школу военно-морской науки, учился умению побеждать.

В мирные годы Д. Н. Сенявин продолжал командовать кораблями, в 33 года стал капитаном первого ранга, обзавелся семьей. Женой его стала Тереза, дочь австрийского генерального консула в Яссах. В 1798 году у него родился первенец Николай. И в тот же год Дмитрий Николаевич ушел в далекий морской поход.

Началась экспедиция в Средиземное море. Русско-турецкий флот Ф. Ф. Ушакова лег курсом на Ионические острова, захваченные французами. Сенявин участвовал во всех сражениях, где гений Ушакова достиг зенита. Ему пришлось вести корабельные поединки, осуществлять блокаду, высаживать десанты, вести дуэли с береговой артиллерией и, наконец, штурмовать бастионы. И везде он, по признанию адмирала Ушакова, «являл отличное искусство и неустрашимую храбрость». Сенявин стал кавалером ордена Анны 2-й степени и получил чин капитана бригадирского ранга. В октябре 1800 года эскадра возвратилась в Севастополь.

Дальнейшая судьба Дмитрия Николаевича изобиловала и возвышениями, и падениями. В сентябре 1803 года он был произведен в контр-адмиралы, через год назначен флотским начальником в Ревель, а в августе 1805 года стал вице-адмиралом. Последнее повышение в чине связано с ответственнейшим поручением императора – возглавить экспедицию эскадры русских кораблей в Средиземное море.

В начале XIX века отношения между Россией и Турцией вновь обострились. В 1806 году, воспользовавшись тем, что русская армия была вовлечена в борьбу с наполеоновской Францией в Европе, Высокая Порта объявила России войну. Русское командование, видя неизбежность столкновения, разработало планы боевых действий, предусматривавшие широкое использование сил флота. Главный удар планировалось нанести по Стамбулу. Для этого Черноморский флот должен был войти в Босфор и высадить 15 – 20-тысячный десант. Со стороны Средиземного моря к турецкой столице в это время должна была прорваться и объединенная русско-английская эскадра. Действия русских сил на Дунае отвлекали турок от направления основного удара. Для реализации этих планов и направлялась в Средиземное море эскадра Сенявина.

10 сентября 1805 года корабли двинулись в путь. Через месяц эскадра прибыла к английским берегам. В Англии были куплены и подготовлены к походу бриги «Аргус» и «Феникс». В декабре началось океанское плавание. Адмирал не позволял морякам бездельничать: на кораблях постоянно проводились учения – артиллерийские и ружейные. Дмитрий Николаевич строго следил за соблюдением мер гигиены: трюмы ежедневно проветривались, окуривались пороховым дымом, отсеки и кубрики мылись с уксусом. Он строго запретил матросам спать в волглом белье, пользовался любой возможностью освежить запасы воды и провизии. Ни на одном корабле за время пути не возникло заразных болезней. В те времена это был результат, вызывающий удивление.

В 1806 году начались боевые действия в Адриатическом море и на Балканском полуострове. Выполнить намеченные планы не удалось: Черноморский флот не смог вовремя подготовиться к высадке десанта, а англичане попытались самостоятельно совершить прорыв в Дарданеллы и захватить Стамбул. Попытка успехом не увенчалась.

В связи с изменившейся обстановкой вице-адмирал Д. Н. Сенявин, ставший главнокомандующим русскими силами в Средиземном море, решил блокировать Дарданеллы, чтобы лишить турок подвоза продовольствия в столицу из Египта, принудить турецкий флот выйти в море и, навязав ему решительный бой, уничтожить.

Базой русского флота в Эгейском море стал остров Тендрос, захваченный в марте 1807 года. Блокада пролива продолжалась до конца августа. В Стамбуле начались голодные бунты. Турецкий флот вынужден был активизировать свои действия в архипелаге, в результате чего произошло два крупных морских сражения, завершившиеся победами русских моряков.

Особенно прославила имя Сенявина вторая, Афонская, битва, состоявшаяся 19 июня 1807 года. В Афонском сражении соотношение сил было следующим. Эскадра вице-адмирала Сенявина состояла из 10 линейных кораблей, фрегата, вспомогательного судна и флотилии малых греческих вооруженных судов (всего 754 орудия). Турецкий флот, во главе которого стоял капудан-паша Сейит-Али, насчитывал 10 линейных кораблей, 5 фрегатов, 3 корвета и 2 вспомогательных судна (всего 1196 орудий).

Турки значительно превосходили русскую эскадру. Русские же превосходили турок в искусстве маневрирования, применения артиллерии и обладали высокими морально-боевыми качествами.

Д. Н. Сенявин заблаговременно разработал план предстоящего сражения и в соответствии с ним готовил свою эскадру к бою. В боевом приказе он обратил внимание моряков на необходимость вести бой на минимально короткой дистанции, чтобы наиболее эффективно использовать артиллерию всех калибров.

Встреча противников произошла утром 19 июня у острова Лемнос, близ полуострова Афон. Обнаружив неприятельский флот, шедший в кильватерной колонне на север, русская эскадра двинулась на противника и около девяти часов решительно атаковала его с дистанции 0,5 кабельтова (92 м).

Шесть кораблей, развернувшись бортом, нанесли сокрушительный артиллерийский удар по флагманам противника, четыре корабля под командованием самого Сенявина охватили авангард неприятельской эскадры. Завязалось ожесточенное сражение, которое продолжалось несколько часов. Русские моряки проявили мужество и героизм. Особенно отличился экипаж корабля «Рафаил», первый атаковавший противника и нанесший серьезные повреждения флагманскому судну турок.

Турецкие моряки дрались с отчаянным мужеством и иногда предпочитали взрывать свои корабли, нежели сдавать их. Однако бой закончился разгромом турецкого флота. Турки потеряли восемь кораблей (один из них, «Седдуль-Бахр», был взят в плен), остальные бежали и укрылись в Дарданеллах. Потери в личном составе составили у них около двух тысяч убитыми, ранеными и пленными. Русская эскадра потерь в кораблях не имела, убито и ранено было около 250 человек.

Разгром турецкого флота в Афонском сражении и эффективная блокада эскадрой Сенявина Дарданелл оказали существенное влияние на исход русско-турецкой войны.

Вице-адмирал Д. Н. Сенявин проявил себя как выдающийся флотоводец, сумевший добиться решительной победы над численно превосходящим противником. Он творчески развил передовую маневренную тактику русского флота, обогатив ее новыми, более совершенными приемами ведения морского боя: проведением атаки несколькими взаимодействующими между собой тактическими группами кораблей; нанесением главного удара превосходящими силами по флагманским кораблям в центре с одновременным охватом головы эскадры неприятеля и т. д.

Боевые действия эскадры Сенявина в архипелаге продолжались до конца августа 1807 года и прекратились в связи с начавшимися переговорами в Тильзите, которые повлекли за собой и мирные переговоры с Турцией. Эскадре было предписано покинуть архипелаг и возвращаться в Россию. Сенявину царь пожаловал орден св. Александра Невского.