Писатель, философ, переводчик Дмитрий Сергеевич Мережковский родился 14 августа (2 августа по старому стилю) 1866 года в Петербурге. Его отец — крупный чиновник, действительный тайный советник Сергей Мережковский. Мать, Варвара Чеснокова, была дочерью управляющего канцелярией петербургского обер-полицмейстера.
Мережковский был младшим сыном в семье, имевшей девять детей. С 13 лет начал писать стихи. Когда юноше было 15 лет, отец организовал ему встречу с писателем Федором Достоевским, который весьма нелестно отозвался об опытах молодого поэта, напутствовав словами: "Чтобы хорошо писать, надо страдать!". В 1881 году в сборнике "Отклик" было опубликовано первое стихотворение Мережковского. В 1884 году он поступил на историко-филологический факультет Санкт-Петербургского университета, окончил в 1888 году.
Летом этого же года Мережковский познакомился с поэтессой Зинаидой Гиппиус, в 1889 году они обвенчались. Союз Мережковского и Гиппиус — наиболее известный творческий тандем в истории русской культуры "серебряного века".
В начале своей литературной деятельности Мережковский занимался переводами с греческого и латинского. В журнале "Вестник Европы" в 1890 году был напечатан ряд его переводов трагедий Эсхила, Софокла и Еврипида. Отдельно вышел прозаический перевод "Дафниса и Хлои" Лонга (1896).
С конца 1880-х годов Мережковский выступал в качестве критика: в "Северном Вестнике", "Русском Обозрении", "Труде" и других изданиях были напечатаны его этюды о Пушкине, Достоевском, Гончарове, Майкове, Короленко, Плинии, Кальдероне, Сервантесе, Ибсене, французских неоромантиках. Часть их вошла в сборник "Вечные Спутники" (1897).
В 1893 году была издана книга "О причинах упадка современной русской литературы" – крупнейшая из критических работ Мережковского, которая явилась первой попыткой русского символизма осознать себя как направление, имеющее определенные эстетические и религиозно-философские принципы.
Мережковский заявил о себе как о пионере религиозно-философского подхода к анализу литературы, вошел в число наиболее активных и читаемых символистских критиков. Из его критико-публицистических работ отдельно вышли: "Толстой и Достоевский" (2 тома, 1901), "Гоголь и Черт" (1906), "М.Ю. Лермонтов, поэт сверхчеловечества" (1909, 1911), "Две тайны русской поэзии. Тютчев и Некрасов" (1915), брошюра "Завет Белинского" (1915).
В 1888 году в Петербурге вышел первый поэтический сборник Мережковского "Стихотворения (1883-1987)", в 1892 году – сборник "Символы. Песни и поэмы", в 1896 году — сборник "Новые стихотворения".
С начала 1890-х годов Дмитрий Мережковский работал над крупной прозой. Он вошел в литературу как создатель новаторского типа исторического романа, особой вариации мировоззренческого "романа мысли". В научной литературе такой роман называют обычно историко-философским (то есть, романом не об истории, а о философии истории).
В 1895 году в "Северном вестнике" был опубликован роман "Отверженный", ставший впоследствии первой частью знаменитой трилогии "Христос и Антихрист" — романом "Смерть богов. Юлиан Отступник". Вторая часть трилогии – роман "Воскресшие боги. Леонардо да Винчи" — вышла в 1900 году, третья – "Антихрист. Петр и Алексей" – в 1905 году.
В начале 1900-х годов Мережковский активно участвовал в деятельности Религиозно-философского общества, одним из организаторов которого он был, и связанного с ним журнала "Новый путь". В 1906-1914 годах Мережковский и Гиппиус жили в Париже, иногда приезжая в Россию. В этот период писатель работал над своей исторической трилогией "Царство Зверя", в которую впоследствии вошли пьеса "Павел I" (1908), романы "Александр I" (1911–1913) и "14 декабря" (1918).
В 1917 году Мережковский враждебно принял Октябрьскую революцию, в конце декабря 1919 года через Минск и Гомель нелегально эмигрировал с женой в Варшаву. В октябре 1920 года переехал в Висбаден, с ноября 1920 года жил в Париже.
Во Франции из регулярных воскресных собраний эмиграции в доме Мережковских возникло литературно-философское общество "Зеленая лампа" (1927-1939) – один из центров интеллектуальной жизни русского Парижа. В эмиграции он создавал произведения в жанре религиозно-философского трактата – "Тайна трех. Египет и Вавилон" (1923), "Тайна Запада. Атлантида – Европа" (1930), "Иисус Неизвестный" (1934) и примыкавшие к ним биографические эссе "Наполеон" (1929), "Данте" (1939).
В 1938 году Мережковский опубликовал книги "Лица святых от Иисуса к нам (Павел. Августин. Св. Франциск Ассизский)", "Жанна д'Арк и Третье Царство Духа". В 1939 году выступил по радио с приветственной речью Гитлеру. Эту акцию, в тайне от Зинаиды Гиппиус, организовал поэт и критик Владимир Злобин. В своей речи Мережковский сравнивал Гитлера с Жанной д'Арк, считал, что он должен спасти мир от власти дьявола. Впоследствии Мережковский пересмотрел свои позиции, но в эмигрантских кругах был подвергнут бойкоту.
В 1940 году писатель работал над циклами "Испанские мистики" и "Реформаторы". Он собирал материал для книги о немецком поэте и мыслителе Иоганне Вольфганге Гете, читал лекции о Леонардо да Винчи и о Паскале.
7 декабря 1941 года Дмитрий Мережковский скончался в Париже. 10 декабря 1941 года похоронен на русском кладбище Сент-Женевьев-де-Буа.
Дмитрий Мережковский был 10 раз номинирован на Нобелевскую премию по литературе – в 1914, 1915, в 1930-1937 годах, но ни одной из них так и не был удостоен.