Dimitri Yaroshenko schaffte seinen endgültigen Durchbruch in die Weltspitze in der Saison 2006/2007 mit zwei zweiten Plätzen im Sprint und im Verfolger von Östersund.
In Antholz wurde er Weltmeister mit der russischen Staffel und gewann am Saisonende die Disziplinwertung in der Verfolgung. Im vergangenen Winter gelang ihm beim Sprint von Hochfilzen sein erster Weltcupsieg. Mit fünf weitere Podiumsplätzen gehörte er zu den konstantesten Athleten und belegte am Saisonende Rang zwei im Gesamt-Weltcup. Mit der Mixed-Staffel gewann er bei der WM in Östersund Bronze und mit Partnerin Ekaterina Iourieva außerdem überlegen die World-Team-Challenge auf Schalke.