Русский прозаик и драматург. Настоящая фамилия Мамин. Родился 25 октября (6 ноября) 1852 в Пермской губернии в семье заводского священника. Получил домашнее образование, затем учился в Висимской школе для детей рабочих, позднее в Екатеринбургском духовном училище (1866—1868) и в Пермской духовной семинарии (до 1872, полный курс семинарии не окончил). В 1872 году поступил в Петербургскую медико-хирургическую академию на ветеринарное отделение. В 1876, не окончив академии, перешёл на юридический факультет Санкт-Петербургского университета. Проучившись год, вынужден оставить университет из-за материальных трудностей и резкого ухудшения здоровья (начался туберкулёз).
Летом 1877 вернулся на Урал к родителям. В следующем году умер отец; вся тяжесть забот о семье легла на Мамина-Сибиряка. Чтобы дать образование братьям и сестре и суметь заработать, решено было переехать в крупный культурный центр Екатеринбург. В Екатеринбурге женился на Марии Алексеевой, которая стала не только женой-другом, но и прекрасным советчиком по литературным вопросам. В эти годы совершил много поездок по Уралу, изучал литературу по истории, экономике, этнографии Урала, знакомился с народной жизнью.
С начала 1880-х занимался литературным трудом, неоднократно выезжал в Санкт-Петербург.
В 1890 развёлся с первой женой и женился на артистке Екатеринбургского драматического театра М. Абрамовой и переехал в Санкт-Петербург. Через год Абрамова умерла, оставив больную дочь Аленушку на руках потрясенного этой смертью отца.
Умер 15 ноября 1912 года в Санкт-Петербурге.
В литературу вошёл серией путевых очерков «От Урала до Москвы» (1881—1882), опубликованных в московской газете «Русские ведомости». Затем в журнале «Дело» вышли его очерки «В камнях», рассказы («На рубеже Азии», «В худых душах» и другие). Многие были подписаны псевдонимом «Д. Сибиряк».
Первым крупным произведением писателя был роман «Приваловские миллионы» (1883), который на протяжении года печатался в журнале «Дело» и имел большой успех. В 1884 в журнале «Отечественные записки» появился роман «Горное гнездо», закрепивший за Маминым-Сибиряком репутацию выдающегося писателя-реалиста.
Продолжительные выезды в столицу (1881—1882, 1885—1886) упрочили литературные связи Мамина-Сибряка. Он познакомился с В. Г. Короленко, Н. Н. Златовратским, В. А. Гольцевым и другими. В эти годы писал и печатал много небольших рассказов и очерков.
Последние крупные произведения писателя — романы «Черты из жизни Пепко» (1894), «Падающие звезды» (1899) и рассказ «Мумма» (1907).
В своих романах и рассказах писатель изображал жизнь Урала и Сибири в пореформенные годы, капитализацию России и связанную с этим процессом ломку общественного сознания, норм права и морали.