Выпускница Курского медицинского института. Была призвана в РККА с первых дней Великой Отечественной войны – 22 июня 1941 года. Прошла всю войну, демобилизовавшись 30 ноября 1945 года

Дина Михайловна была начальником отделения для начсостава в Эвакогоспитале–2694 Волховского фронта в один из переломных периодов Великой Отечественной войны – прорыва блокады Ленинграда. В 1943 году советские войска прорвали кольцо в ходе операции «Искра». 12 января 1943 года 67-я армия Ленинградского фронта нанесла мощный удар с запада на восток. Навстречу ей пробивалась 2-я ударная и 8-я армии Волховского фронта. 18 января 1943 года в 09:30 на восточной окраине Рабочего посёлка № 1 под Шлиссельбургом после решительной атаки части 123-й стрелковой бригады Ленинградского фронта соединились с частями 372-й дивизии Волховского фронта. Хотя в результате прорыва был отвоёван лишь узкий коридор от Волховского фронта к Шлиссельбургу, он то и позволил восстановить с Ленинградом сухопутную связь вплоть до окончательного снятия блокады.
Решением Военного Совета Волховского фронта Дина Михайловна была награждена Орденом Красной Звезды за героическую службу. Вот сдержанные строки из наградного листа: «Все свои силы и знания отдает делу обслуживания больных и раненых командиров. Работает много, проявляя исключительную заботу и любовь к больным. В результате – политико-моральное состояние больных отличное, жалоб на лечение и уход, а также на порядок обслуживания, не имеется. Отлично руководит персоналом, работу поставила четко, в отделении большой порядок».
Возглавив отделение, Дина Михайловна всего за месяц, возвратила в действующие части 20,6 % и эвакуировала лишь 21,2 % начсостава.

Также за беззаветную преданность своему делу, за четкую и отлично поставленную работу по обслуживанию раненого начсостава, Толмачева Дина Михайловна была представлена к правительственной награде – медали «За боевые заслуги».