Будущий писатель родился 6 ноября 1852 года на Висимо-Шайтанском заводе. В наши дни это посёлок Висим в 40 километрах от Нижнего Тагила (Свердловская область). Настоящая фамилия писателя – Мамин. Вторую часть фамилии он присвоил себе по литературному псевдониму – Сибиряк.
Отец — Наркис Матвеевич Мамин — служил священником в церкви Висимо-Шайтанского завода. Он отличался высокими моральными и нравственными принципами, занимался просвещением народа, безвозмездно вел занятия в школе. Мать писателя, Анна Семеновна, родилась в семье сельского дьякона, жившего в Горном Щите. Рано потеряла свою мать, воспитывалась отцом и бабушкой.
У Дмитрия было еще 2 брата и сестра.
В 12 лет по настоянию отца, желавшего, чтобы сын пошел по его стопам, Дима поступил в духовное училище в Екатеринбурге. Однако суровые нравы учебного заведения так повлияли на без того слабого мальчика, что тот заболел. Отец привез его домой, и в течение двух лет Мамин-Сибиряк наслаждался домашним покоем, чтением книг, прогулками.
Затем Дмитрий был вынужден вернуться в училище, оттуда он перешел в Пермскую духовную семинарию. Жить приходилось впроголодь. Церковное образование, по воспоминаниям Мамина-Сибиряка, не давало пищи для ума. Единственный плюс — там будущий писатель вошел в кружок передовых семинаристов, увлекавшихся идеями Николая Чернышевского, Александра Герцена и Николая Добролюбова.
Молодой человек метался в поисках собственного призвания. Он уехал в Санкт-Петербург, поступил на ветеринарный факультет медицинской академии, позднее перевелся на общехирургический. Следующей ступенью образования стал Петербургский университет, отделение естественных наук, затем – юридический факультет.
При этом Дмитрий подрабатывал репетиторством и умудрялся помогать деньгами брату Владимиру, когда тот учился в Московском университете и Демидовском лицее. Впоследствии младший брат стал известным адвокатом и политическим деятелем. Сам прозаик так ни один вуз и не окончил.
Университет Мамину-Сибиряку пришлось оставить по причине болезни – писатель всю жизнь боролся с туберкулезом. Дмитрий вернулся в Нижнюю Салду к родителям. После смерти отца, случившейся в 1878 году, на его плечи легли заботы по содержанию семьи. Тяжелое финансовое положение вынудило Маминых переехать в Екатеринбург, где единственный кормилец надеялся найти работу. Однако ожидания не оправдались. Дмитрий много писал, испробовал жанры повестей, новелл, очерков.
Живя в Нижней Салде, Дмитрий подрабатывал репетиторством. Так он познакомился с Марией Якимовной Алексеевой (в девичестве Колногорова), обучая трех ее детей. Несмотря на то, что Мария Якимовна была на 6 лет старше Дмитрия и состояла замужем, между ними возникли близкие чувства. Мария Якимовна решила вместе с детьми уйти от жестокого мужа. Стоит заметить, что разводы в дореволюционной России фактически были невозможны. Поступок осуждало и общество, и близкие люди. В лице Алексеевой мужчина обрел не только личное счастье, но и умного, надежного советчика в творческих вопросах и редактора произведений.
В марте 1878 года Дмитрий Наркисович и Мария Якимовна переехали в город Екатеринбург. Здесь он зарабатывал репетиторством, сотрудничал с газетами. В Екатеринбурге Мамин закончил роман «Семья Бахаревых», который посвятил Марии Якимовне.
В августе 1878 года вместе с детьми переехала в Екатеринбург и мать писателя – Анна Семеновна Мамина. Жить вместе с Алексеевой Анна Семеновна не могла из-за невенчанного брака, она была категорически против этого.
Дмитрий забрасывал издательства своими сочинениями, но везде встречал равнодушие и отказ. В 1881 году московские «Русские ведомости» напечатали очерки о родине писателя «От Урала до Москвы», подписанные Д. Сибиряк. Так псевдоним присоединился к фамилии Мамин.
В конце августа 1881 года Мамин и Алексеева отправились в Москву. Мамин хотел поступить на филологический факультет МГУ, а Алексеева – на высшие женские курсы профессора Герье. Также они хотели заняться продвижением произведений Мамина. Но все оказалось не так просто: поступить учиться не удалось, зарабатывать было еще сложнее, не получилось и пробиться к литературе. В конце мая 1882 года Мамин и Алексеева вернулись в Екатеринбург.
В Екатеринбурге Мамин-Сибиряк работал над романом «Приваловские миллионы», неоднократно его дорабатывая и меняя названия. Отправлял роман в редакции разных изданий, но его не печатали. Роман увидел свет только в 1883 году. Работа над романом заняла 10 лет. Он считается самым «екатеринбургским» произведением писателя.
Однако в 1890 году союз с Алексеевой распался. Дмитрий сошелся с актрисой, дочерью местного фотографа Марией Морицевной Абрамовой. И эта возлюбленная также была несвободна, но с мужем, петербургским актером Абрамовым, не жила. Абрамова и Мамин полюбили друг друга. Он ходил на все спектакли Абрамовой, был не в силах скрыть свое отношение к актрисе. Мария Якимовна тяжело переживала разрыв… Напоследок Мамин-Сибиряк посвятил первой жене роман «Три конца» и уехал с Абрамовой в Петербург.
Развода девушка, которая, к слову, была почти в 2 раза моложе писателя, так и не получила. Счастье Дмитрия продлилось немногим более года – в 1892 году Абрамова умерла, спустя день после рождения их дочери. Малышку назвали Еленой, а отец ласково звал ее Алёнушкой.
За ребенка, юридически незаконнорожденного, Дмитрию пришлось «повоевать», чтобы дать ему свою фамилию. Высочайшее на то разрешение дал только министр юстиции Николай Муравьев. Кроме того, у девочки выявился недуг, прозванный в народе «пляской святого Витта». А смерть любимой подкосила мужчину, он впал в депрессию, начал пить, появились мысли о суициде.
Привело в чувство осознание, что Леночку надо поставить на ноги. Дочери Мамин-Сибиряк посвятил цикл «Алёнушкины сказки», проникнутый пониманием детского характера и, по признанию писателя, написанный самой любовью. Знаменитая «Серая шейка» — практически олицетворение маленькой больной девочки, ставшей центром вселенной для автора.
В 1900 году сын священника, наконец-то, заключил брак по всем законам, поведя под венец няню Елены – Ольгу Францевну Гувале. Гувернантка занялась образованием приемной дочери. Девушка хорошо рисовала, играла на рояле, писала стихи, изучала иностранные языки и философию. В 22 года Елена умерла от туберкулеза, перед этим успев посетить родину отца и составить завещание, по которому недвижимое имущество передавалось Екатеринбургу. В доме Маминых девушка просила создать музей.
Последние годы жизни Мамина-Сибиряка протекали сложно. Писатель, который, казалось, только вчера обрел славу неподражаемого реалиста, прозябал в бедности. В 1911 году Дмитрий перенес инсульт, после которого его частично парализовало. Год спустя опять проявился плеврит. Все это вкупе и стало причиной смерти певца Урала, как называли Мамина-Сибиряка земляки, в ноябре 1912 года.