Димитър Гюдженов е син на художника Атанас Гюдженов.През 1915 година е завършил Художественото индустриално училище в класа на професор Цено Тодоров,като паралелно учи и два семестъра и в Париж в Националното училище за изящни изкуства.
Започва творческият си път като военен художник в щаба на Осма пехотна тунджанска дивизия.
В периода 1920-33 година Димитър Гюдженов е преподавател, с титла професор.Сред възпитаниците му са Стоян Венев, Петко Задгорски и Страхил Титиринов.През 1925 година рисува първите си картини на историческа тематика.
През 1959 година му е поверено изписването на църквата в Стара Загора„Свети Димитър“.През 1961 година изографисва варненската църква „Свети Николай“,Гюдженов рисува стенописи на църкви и в Бургас,Пловдив и Чирпан.