Дмитрий Наркисович Мамин-Сибиряк родился 25 октября 1852 года в посёлке Висимо-Шайтанского завода, который сейчас называется Висим. Его отец, Наркис Матвеевич Мамин, был заводским священником. Сестра Дмитрия, Елизавета, в августе 1878 года была принята сразу в третий класс первой женской гимназии в Екатеринбурге. Младший брат, В. Н. Мамин, стал депутатом II Государственной думы. Дмитрий получил домашнее образование, затем учился в школе для детей рабочих в Висиме, позже, в духовном училище и Пермской духовной семинарии, но полный курс не завершил.

В 1872 году он поступил в Императорскую медико-хирургическую академию на ветеринарное отделение. С 1874 года начал зарабатывать, пиша отчёты для газет о заседаниях научных обществ. В 1876 году, не завершив обучение в академии, перешёл на юридический факультет Санкт-Петербургского университета, но через год был вынужден оставить учёбу из-за финансовых трудностей и ухудшения здоровья.

Летом 1877 года Дмитрий вернулся к родителям. В следующем году умер его отец, и заботы о семье легли на его плечи. Чтобы обеспечить образование братьям и сестре, он переехал в Екатеринбург, где женился на Марии Якимовне Алексеевой, которая стала его женой, другом и советчиком по литературным вопросам. В этот период он много путешествовал по Уралу, изучал литературу по истории, экономике и этнографии региона, знакомился с жизнью народа.

С начала 1880-х годов Дмитрий занялся литературной деятельностью и часто ездил в Санкт-Петербург.

В 1890 году он развёлся с первой женой и начал жить в гражданском браке с актрисой Екатеринбургского драматического театра Марией Абрамовой. Они переехали в Санкт-Петербург. В 1892 году Абрамова умерла при родах, оставив дочь Алёнушку, больную хореей, на руках Дмитрия. Писатель посвятил своей дочери цикл произведений для детей под названием «Алёнушкины сказки». После долгих усилий он добился признания отцовства, и Елена Дмитриевна Мамина была признана его законной дочерью. Она, как и её мать, прожила недолгую жизнь и умерла от туберкулёза в 1914 году.

4 августа 1911 года Дмитрий перенёс кровоизлияние в мозг, что привело к параличу руки и ноги. Летом 1912 года он снова заболел плевритом.

Дмитрий Наркисович скончался 2 ноября 1912 года в Санкт-Петербурге. Его похоронили на Никольском кладбище Александро-Невской лавры, а через два года рядом была похоронена его дочь. В 1956 году их обоих перезахоронили на Литераторских мостках Волковского кладбища.