У сезонні 2012/2013 років Дмитру вдалося закріпитися в основі збірної. Вже на 2 етапі Кубка світу сезону, що проходив в австрійськомуГохфільцені він здобув першу нагороду сезону — срібло в персьюті. На 4 етапі Кубка світу Дмитро здобув свою першу особисту перемогу в спринтерській гонці, а вже наступного дня повторив своє досягнення і в персьюті. Досить непоганими були і виступи Дмитра у естафетних гонках. Протягом сезону йому разом з товаришима вдалося двічі перемогти в естафетних гонках і по одному разу бути другими та третіми, що дало їм змогу стати володарями малого кришталевого глобусув заліку естафет. За підсумками сезону Малишку вдалося набрати 645 залікових балів та посісти 8 місце в загальному заліку біатлоністів. У своїй збірній Дмитро поступився лише Євгену Устюгову, який фінішував 6-м в загальному заліку.
↑У дужках наведена кількість влучних пострілів та загальна кількість пострілів. У статистиці стрільби рахуються постріли, які здійснив біатлоніст на етапах кубка світу та чемпіонаті світу
