Родился в Петербурге в семье дворцового служащего. Закончил классическую гимназию. Стихи начал писать рано — в 13 лет. В 1880 году познакомился с Достоевским и поэтом Надсоном, которые оказали большое влияние на его формирование.
В 1884 году Мережковский поступил на историко-филологический факультет Петербургского университета. В 1888 году в Тифлисе познакомился с поэтессой 3. Н. Гиппиус, которая вскоре стала его женой, единомышленницей и соратницей.
В конце XIX века Мережковский переживает «религиозный переворот»: обращается к христианству. Это отражается на всем последующем его творчестве. Он выступает вдохновителем и идеологом духовных исканий в русской литературе конца XIX века.
В это время Мережковский работает над самым значительным своим прозаическим произведением — трилогией «Христос и Антихрист». Выступает он и как литературный критик: пишет о Толстом, Достоевском, Некрасове, Тютчеве-.
В 1920 году эмигрирует сначала в Варшаву, затем в Париж. Из написанного в эмиграции наиболее известны его книги «Наполеон» (1929), «Иисус Неизвестный» (1932-1933), «Павел и Августин» (1937), «Франциск Ассизский» (1938), «Жанна д'Арк» (1938), «Данте» (1939).
Умер Мережковский в Париже в 1941 году.