После окончания школы младших авиационных специалистов Дмитрий Иванович Гладков служил на одном из аэродромов в районе г. Оренбурга, где в годы войны шла непрерывная круглосуточная подготовка летчиков-штурмовиков для фронта.

После окончания академии и адъюнктуры Д. И. Гладков работал преподавателем на кафедре авиационных управляемых ракет. На протяжении более чем 20 лет возглавлял факультет авиационного вооружения. Руководитель и участник научных исследований большого творческого коллектива по проблемам боевого применения, создания и обоснования перспектив развития авиационного вооружения, изыскания путей повышения эффективности авиационной техники. Основоположник теории неградиентного случайного поиска, методы которой успешно применяются при синтезе систем, функционирующих в условиях неопределенностей.

Под его руководством на факультете сформирована научная школа, идейным содержанием которой является синтез оптимальных динамических систем.

Автор 15 научных монографий и учебников, большого числа научных статей и изобретений в области авиационного вооружения.

Подготовил более 20 кандидатов технических наук, ряд докторских диссертаций выполнен под влиянием его научных идей.

Награжден орденом Трудового Красного Знамени, орденом Красной Звезды, медалями «За боевые заслуги», «За победу над Германией в Великой Отече- ственной войне 1941—1945 гг.» и другим медалями СССР и РФ.