Отец занимал видное место в дворцовом ведомстве. Окончил историко-филологический факультет Санкт-Петербургского университета. Уже в 15 лет помещал стихи в разных изданиях. В это же время, будучи гимназистом, вместе с отцом посетил Ф. М. Достоевского, который нашел стихи подростка слабыми и сказал ему: «Чтобы хорошо писать,— страдать надо, страдать!» Первый сборник стихотворений появился в 1888, второй «Символы» — в 1892 (СПб). Был близким знакомым А. П. Чехова, путешествовал с ним по Италии. В том же 1892 опубликовал доклад «О причинах упадка и новых течениях русской литературы», который вместе со сборником «Символы» считается манифестом символизма и модернистского обновления искусства. Ряд стихотворений Мережковского (особенно «Сакья-Муни») получил большую и долговечную популярность; с начала 1900-х годов, продолжая изредка писать стихи, Мережковский переключился в основном на прозу, философию и публицистику.
В 1896, когда ему ещё не было тридцати, фигурировал в «Энциклопедическом словаре» Брокгауза и Ефрона, где был назван «известным поэтом» (в этом издании год рождения писателя ошибочно был указан как 1866). В 1900 Мережковский, Минский, Гиппиус, В. Розанов и другие основали в Петербурге Религиозно-философские собрания, позже преобразованные в Религиозно-Философское общество. Был достаточно заметной фигурой и в общественной жизни, принимал участие в формировании идеологической платформы кадетов, контактировал с эсерами (в том числе Б.Савинковым и А.Керенским). Масон, как и А.Керенский, вместе с ним состоявший в так называемой "ложе Мережковского". При этом жена Д. С. Мережковского, Зинаида Гиппиус, также являлась участницей этой ложи. Участвовал в деятельности масонских лож в эмиграции. Принадлежал к мистическому кругу Александра Блока, являясь его близким другом. Был дружен с А.Белым.
Приветствовал Февральскую революцию 1917. Октябрьские события вызвали его яростный протест, следствием чего стала эмиграция. В конце 1919 года вместе с Гиппиус, Философовым и В. А. Злобиным через Бобруйск, Минск и Вильну выехал в Польшу, затем обосновался во Франции. После эмиграции творчество Мережковского было предано полному забвению в СССР. В литературоведческих работах советского времени если и упоминался, то исключительно как «реакционер», христианский мистик и символист; стихотворения Мережковского, впрочем, изредка перепечатывались в антологиях.
В 1927 году организовал литературное религиозно-философское общество «Зелёная лампа», которым руководил Георгий Владимирович Иванов.
В конце 1930-х годов он изучал идеи фашизма как антагонизм коммунизму. В 1939 лично встречался с Муссолини (правда по большей части для того, чтобы Муссолини помог ему напечатать «Данте») и, вероятно, был знаком с Муссолини именно по масонской линии. В нём Мережковский, вместе с Гиппиус настроенный резко отрицательно по отношению к советской власти — «маленьким красным дьяволам», видел возможного спасителя Европы от «коммунистической заразы».
В 1941 после нападения фашистской Германии на СССР появилась легенда о том, что Мережковский выступил на парижском радио с благословениями Гитлеру, сравнивая его с Жанной Д’Арк, произнеся радиоречь «Большевизм и человечество», в которой говорит о большевизме как об абсолютном зле и призывает к крестовому походу против него, говорил о победе духовных ценностей, которые несут на своих штыках немецкие рыцари-воины. Был подвергнут бойкоту части эмиграции. Умер в бедности в оккупированном Париже.
Волна интереса к Мережковскому за рубежом пришлась на рубеж 1950—1960-х. В России новое знакомство с наследием писателя началось на рубеже 80-90 годов XX века.
Художественное творчество очень обширно и не равноценно по своим достоинствам. Очень много переводил с греческого и латинского: в «Вестнике Европы» 1890-х гг. напечатан ряд его стихотворных переводов трагедий Эсхила, Софокла и Еврипида. Отдельно вышли «Дафнис и Хлоя» Лонга (СПб., 1896). Мережковский часто выступает и со статьями критического характера в «Северном Вестнике», «Русском Обозрении», «Труде» и др. Этюды о Достоевском, Пушкине, Майкове, Короленко, Кальдероне, французских неоромантиках, Ибсене и др. В 1893 издал книгу «О причинах упадка современной рус. литературы». В 1901—1902 вышло исследование «Л. Толстой и Достоевский» (кн. 1-2). Известны труды Мережковского о Гоголе — «Гоголь. Творчество, жизнь и религия», о Чехове — «Чехов и Горький», о Лермонтове «М. Ю. Лермонтов поэт сверхчеловечества» и др.
Среди поэтов своего времени Мережковский был резко обособлен, как поэт общих настроений. В то время, как К. Бальмонт, Андрей Белый, А. Блок даже касаясь тем общественных, «злободневных», прежде всего говорили о себе, о своем к ним отношении, Мережковский даже в интимнейших признаниях выражал то, что было или должно было стать всеобщим чувством, страданием или надеждою. По тематике сначала тесно примыкал к Надсону. Но, как отмечает В. Брюсов, он сразу сумел взять самостоятельный тон, заговорив о силе и о радости, в отличие отдругих учеников Надсона, «нывших» на безвременье и на свою слабость. Не будучи «гражданским» поэтом, он, однако, охотно разрабатывал такие мотивы, как верховное значение любви к ближнему («Сакья Муни»), прославлял готовность страдать за убеждения («Аввакум») и т. п. На одно из произведений первого периода деятельности Мережковского — поэму «Вера» — выпал его самый крупный литературный успех благодаря простоте сюжета и живым картинам умственной жизни молодежи начала 1880-х. Поэма заканчивается призывом к работе на благо общества.
