Нащадок старого козацького роду, Дмитро Мережковський, писав у автобіографії: «Мій прадід Федір Мережко був військовим старшиною в місті Глухові. Дід, Іван Федорович, в останні роки ХVІІІ ст., приїхав до Петербурга і, як шляхтич, вступив до Ізмайлівського полку. Тоді, мабуть, і змінив він своє малоросійське прізвище Мережка на російське – Мережковський. З Петербурга переведений був до Москви і брав участь у війні 1812 року.
Батько мій, Сергій Іванович, народився в 1821 р. в Москві від другої жінки Івана Федоровича Курбської. Виховувався в пансіоні. Вступив на казенну службу в 1839 р.. Служив спочатку у оренбурзького губернатора, а потім в придворній конторі. В 1853 р. одружився з дочкою правителя канцелярії петербурзького обер-поліцмейстера.
Я народився 2-го (14) серпня 1865 р. в Петербурзі. Часто виїжджаючи в службові відрядження на Південний берег Криму, до Лівадії, батько іноді брав мене з собою. У нас був маєток по дорозі на водоспад Учан-Су. Пам’ятаю чудовий палац в Оріанді. У 1879 р., коли мені було 14 років, батько повіз мене до Алупки, на відзначення 70-річчя Лісавети Ксаверівни Воронцової. Я не знав, що маю щастя цілувати ту руку, яку піввіку тому цілував Пушкін».
У поемі про роки дитинства «Старовинні октави» Мережковський писав:
Я вперше восени побачив Крим.
Здавався край далекий сном чудовим…
…При місяці біліє Севастополь…
…В обителі Георгія Святого
Ченці знайшли прихисток тут собі.
Там я блукав…
У 1881 р. батько Мережковського вигнав з дому свого старшого сина за те, що той встав на захист героїв 1 березня. Перший вірш Дмитро Сергійович надрукував у 1882 році. Закінчивши гімназію в 1884 році вступив на історико-філологічний факультет Петербурзького університету.
Перше серйозне романтичне захоплення Мережковського – А. Давидова, дочка видавниці «Северного Вестника» Л. К. Давидової, але роман був невдалим.
Після закінчення університету 11 липня 1888 р. у Боржомі Мережковський познайомився з дев’ятнадцятилітньою Зінаїдою Гіппіус. 
І почалися кожного ранку зустрічі в парку, довгі розмови, відчуття повного духовного й інтелектуального єднання. 8 січня 1889 р. у Тифлісі вони обвінчались практично без гостей. День весілля молоді провели за читанням. На ранок Гіппіус, за її визнанням, «забула, що напередодні вийшла заміж». Невдовзі вони переїхали в Петербург. Вони прожили разом, як писала Гіппіус у мемуарах, «52 роки, не розлучаючись ні на один день». 
Худ. І Рєпін.
Сучасники відзначали, що Мережковський і Гіппіус складали єдине ціле, подружжя признавалося, що часто не помічали, кому з них належить початок тієї чи іншої ідеї. «Вона не інша людина, а я в іншому тілі», — писав Мережковський. Але вони – живі люди, тому були бурхливі романтичні захоплення Зінаїди, сварилися вони й через стрибки у гречку чоловіка: його бурхливий роман з О. Образцовою, з поеткою Л. Вількіною.
Втім, це не заважало плідній роботі. У 1892 р. вийшла збірка віршів Мережковського «Символи» і майже одночасно, в 1893 р. з’явилась книжка іншого українця Володимира Соловйова «Про причини занепаду і головні течії сучасної російської літератури», яку стали вважати маніфестом символізму. У 1914 – 1915 рр. І.Д.Ситін видав твори Мережковського в 24 томах. Мережковський не раз висувався на Нобелівську премію з літератури. (1914 р. його кандидатуру висунув академік М. Котляревський), був пошукачем на здобуття Нобелевської премії у 1933 р. (тоді лауреатом став І. Бунін).
Більшовицький переворот 1917 р. вони з жінкою не прийняли і в 1920 р. залишили Росію. Дмитро Сергійович писав: «Більшовики нічого не можуть створити, але все можуть зруйнувати. Люди забули Бога – ось причина всього, але і Бог забув людей». На відміну від багатьох, подорожуючи до Парижа, вважав для себе неприйнятним проживання в готелях і придбав у столиці Франції власне житло. Тому після еміграції з Росії разом з дружиною не знав блукань і невизначеності багатьох російських емігрантів, а оселився в Парижі. Жив і працював там до смерті.
Мережковський був сильним і небезпечним у дискусіях. Він мав рідкісний ораторський дар; «говорив, ніби розмірковуючи вголос — спокійним, дуже гучним голосом, майже не жестикулюючи», умів вчасно кинути убивчі для опонента репліки.
Останні місяці життя Мережковський багато працював: прочитав публічні лекції про Леонардо да Вінчі та Паскаля, але був заборонений окупаційною владою. При німцях Мережковські бідували; були виснажені морально й фізично, тому трагічна розв’язка не забарилася.
7 грудня 1941 р. у Парижі від інсульту помер 76-річний Дмитро́ Мережко́вський, письменник, релігійний філософ; чоловік Зінаїди Гіппіус (поетеси, хрещеної матері Олени Теліги). Після його смерті Зінаїда Гіппіус констатувала: «Я померла, лишилося померти тільки тілу».
