Dmitri Narkisowitsch Mamin-Sibiriak wurde am 25. Oktober 1852 im Dorf Wysimo-Šajtan des Wysimo-Werks geboren, das heute Wysim heißt. Sein Vater, Narkis Matwejewitsch Mamin, war Werksgeistlicher. Seine Schwester, Jelisaweta, wurde im August 1878 sofort in die dritte Klasse des ersten weiblichen Gymnasiums in Jekaterinburg aufgenommen. Sein jüngerer Bruder, W. N. Mamin, wurde Abgeordneter der II. Staatsduma. Dmitri erhielt eine Hausausbildung, besuchte dann eine Schule für Arbeiterkinder in Wysim, später ein theologisches Seminar und das Theologische Seminar in Perm, schloss jedoch den vollständigen Kurs nicht ab.

Im Jahr 1872 trat er in die Kaiserliche Medizinisch-Chirurgische Akademie in die Veterinärabteilung ein. Ab 1874 begann er, Geld zu verdienen, indem er Berichte über die Sitzungen wissenschaftlicher Gesellschaften für Zeitungen schrieb. 1876, ohne das Studium an der Akademie abzuschließen, wechselte er zur juristischen Fakultät der Universität St. Petersburg, musste jedoch ein Jahr später das Studium aufgrund finanzieller Schwierigkeiten und gesundheitlicher Probleme abbrechen.

Im Sommer 1877 kehrte Dmitri zu seinen Eltern zurück. Im folgenden Jahr starb sein Vater, und die Verantwortung für die Familie fiel auf seine Schultern. Um die Ausbildung seiner Brüder und Schwester zu sichern, zog er nach Jekaterinburg, wo er Maria Jakimowna Alexejewa heiratete, die seine Frau, Freundin und Beraterin in literarischen Fragen wurde. In dieser Zeit reiste er viel im Ural, studierte Literatur über die Geschichte, Wirtschaft und Ethnographie der Region und machte sich mit dem Leben des Volkes vertraut.

Seit Anfang der 1880er Jahre widmete sich Dmitri der literarischen Tätigkeit und reiste oft nach St. Petersburg.

Im Jahr 1890 ließ er sich von seiner ersten Frau scheiden und lebte in einer nichtehelichen Beziehung mit der Schauspielerin des Jekaterinburger Dramatischen Theaters Maria Abramowa. Sie zogen nach St. Petersburg. 1892 starb Abramowa bei der Geburt und ließ Dmitri mit der Tochter Aljonuschka, die an Chorea erkrankt war, zurück. Der Schriftsteller widmete seiner Tochter einen Zyklus von Kinderwerken mit dem Titel „Aljonuschkas Märchen“. Nach langen Bemühungen erlangte er die Anerkennung der Vaterschaft, und Elena Dmitrijewna Mamin wurde als seine rechtmäßige Tochter anerkannt. Sie lebte, wie ihre Mutter, ein kurzes Leben und starb 1914 an Tuberkulose.

Am 4. August 1911 erlitt Dmitri eine Hirnblutung, die zu einer Lähmung von Arm und Bein führte. Im Sommer 1912 erkrankte er erneut an Pleuritis.

Dmitri Narkisowitsch starb am 2. November 1912 in St. Petersburg. Er wurde auf dem Nikolai-Friedhof der Alexander-Newski-Lawra beigesetzt, und zwei Jahre später wurde seine Tochter neben ihm beerdigt. 1956 wurden beide auf den Literarischen Brücken des Wolkowski-Friedhofs umgebettet.