После того, как 29 июля 1938 г. японцы внезапно перешли границу в районе озера Хасан и захватили сопки Заозерную и Безымянную пехотинцы Левченко были подняты по тревоге и направлены на поддержку пограничников. Приказ идти в атаку на высоту Заозерную бойцы роты получили на марше. Бойцы стрелковой роты Левченко успешно отразили все попытки противника сбить их с занимаемой позиции и сами перешли в контратаку, несмотря на сильный огонь врага, насчитывавшего не менее 20 тысяч солдат. Впереди, воодушевляя бойцов, шел командир роты. Вырвавшись вперед, лейтенант Левченко оказался один против семерых самураев, имея одну гранату и пистолет. Бросив гранату и стреляя в упор из пистолета, уничтожил всех врагов. Ранение в правую руку не остановило отважного бойца, и он продолжал сражаться. 31 июля японцы снова атаковали. Теперь они повели наступление силой до 2 пехотных полков 19-й дивизии. Пограничники и рота Левченко стояли насмерть. Однако до подхода частей Красной Армии японцам удалось оттеснить оборонявшихся от склона сопки Заозерной и продвинуться вглубь советской территории на расстояние до 4 км.
Стрелковая рота Левченко в районе высоты 68,8, присоединившись к подошедшим частям, перешла в контратаку, и противник был разбит: свыше 2 тысяч японцев были убиты, 6 тысяч – ранены, уничтожено огромное количество вооружения и боеприпасов.
За героические действия в боях против японских захватчиков на озере Хасан старшему лейтенанту Д.Т. Левченко Указом Президиума Верховного Совета СССР от 25 октября 1938 г. было присвоено звание Героя Советского Союза. Орден Ленина и «Золотую Звезду» Герою вручил в Кремле М. Калинин.
Великая Отечественная война застала слушателя Военной академии имени М.В. Фрунзе капитана Левченко на стажировке в одной из частей недалеко от Бреста. В августе 1941 г. у населенного пункта Новоселки Осиповичского района Могилевской области (Белоруссия) его подразделение столкнулось с отрядом гитлеровцев. В неравном бою Герой Советского Союза капитан Дорофей Тимофеевич Левченко погиб. Похоронен в белорусской деревне Свислочь на Холме Славы, на изгибе дороги Бобруйск – Березино.
Учащиеся Свислочской средней школы создали музей боевой и трудовой славы, и одно из центральных мест в нем отведено экспозиции о Д.Т. Левченко. В Свислочи в его честь названа улица и установлен обелиск.
Левченко Д.Т. навечно зачислен в списки личного состава воинской части, а также в списки 1 роты курсантов Омского высшего общевойскового командного училища имени М.В. Фрунзе.
В связи с 40-летием Победы решением исполнительного комитета Улан-Удэнского горсовета народных депутатов от 20 марта 1985 г. № 65 улицу Мысовскую в Железнодорожном районе переименовали в улицу имени Героя Советского Союза Д.Т. Левченко.
