Родился 6 ноября 1852 в семье заводского священника. Получил домашнее образование, затем учился в Висимской школе для детей рабочих, позднее в Екатеринбургском духовном училище (1866—1868) и в Пермской духовной семинарии (до 1872 года, полный курс не окончил). В 1872 году поступил в Петербургскую медико-хирургическую академию на ветеринарное отделение. С 1874 для заработка писал для газет отчёты о заседаниях научных обществ. В 1876 году, не окончив академии, перешёл на юридический факультет Санкт-Петербургского университета. Проучившись год, вынужденно оставил университет из-за материальных трудностей и резкого ухудшения здоровья (начался плеврит).
Летом 1877 года вернулся на Урал к родителям. В следующем году умер отец, и вся тяжесть забот о семье легла на Дмитрия. Чтобы дать образование братьям и сестре и суметь заработать, переехал в крупный культурный центр Екатеринбург, где женился на Марии Якимовне Алексеевой, ставшей для него не только женой и другом, но и прекрасным советчиком по литературным вопросам. В эти годы будущий писатель совершил много поездок по Уралу, изучал литературу по истории, экономике, этнографии Урала, знакомился с народной жизнью.
С начала 1880-х занимался литературным трудом, неоднократно выезжал в Санкт-Петербург.
В 1890 году развёлся с первой женой, женился на артистке Екатеринбургского драматического театра Марии Абрамовой и переехал в Санкт-Петербург. Через год Абрамова умерла при родах, оставив больную хореей дочь Алёнушку (Елену) на руках потрясённого этой смертью отца. Своей дочери Алёнушке Дмитрий Наркисович посвятил цикл своих произведений для детей, который он так и назвал: "Алёнушкины сказки". Не без труда добился писатель прав на отцовство, и в итоге Елена Дмитриевна Мамина была признана законной дочерью Мамина-Сибиряка. Она прожила совсем не долгую жизнь, так же как и мать: в 1914 г. скончалась от туберкулёза.
4 августа 1911 года Дмитрий Наркисович перенёс кровоизлияние в мозг, результатом которого стал паралич руки и ноги. Летом 1912 года вновь заболел плевритом. Умер 15 ноября 1912 года в Санкт-Петербурге. Похоронен на Волковском кладбище в Санкт-Петербурге.[1]