Народився 28 вересня 1929 року в селі Стопчатів, нині Косівський район, Івано-Франківська область, в селянській багатодітній родині.
Початкову освіту здобув у польськомовній школі в Яблунові, продовжив навчання в Коломийській гімназії, потім — у Яблунівській середній школі.
З осені 1945 року по літо 1946 року — ув'язнений за справою щодо звинувачення в належності до УПА. Дмитро публічно визнав свою належність до УПА, в інтерв'ю розповідав що його загін розпустили, а його відправили до школи.
У 1953 році закінчив філологічний факультет Львівського університету.
Член КПРС з 1954 по 1990 роки. З 1955 року — член ЦК ЛКСМУ.
Завідував відділом поезії редакції журналу «Жовтень» (нині — «Дзвін»), після переїзду до Києва працював у секретаріаті СПУ. Упродовж 1971—1978 pp. Дмитро Павличко редагував журнал «Всесвіт».
Перша збірка поезій «Любов і ненависть» з'явилася у 1953 році. Пізніше побачили світ поетичні книги «Моя земля» (1955), «Чорна нитка» (1958),«Правда кличе» (1958), — вісімнадцятитисячний тираж книжки було знищено за вказівкою партійних цензорів, «Пальмова віть» (1962). У 1968 році вийшла збірка «Гранослов», згодом «Сонети подільської осені» (1973), «Таємниця твого обличчя» (1974), «Сонети» (1978), «Спіраль» (1984), «Поеми й притчі» (1986), «Покаянні псалми» (1994). Дмитро Павличко уклав антологію перекладів «Світовий сонет» (1983). Літературно-критичні праці зібрані в книжках «Магістралями слова» (1978), «Над глибинами» (1984), «Біля мужнього слова» (1988).
Дмитро Павличко — один із організаторів Народного руху України, Демократичної партії України, перший голова Товариства української мови ім. Шевченка.
У 1990—1994, 1998—1999, 2005—2006 роках — народний депутат України. У 1990—1994 роках очолював комітет із закордонних справ Верховної Ради України.
Один з авторів Декларації про державний суверенітет України та першої зовнішньополітичної доктрини самостійної держави, що передбачала нейтральний та позаблоковий статус України — іноді цю доктрину іменують саме «доктриною Павличка». Доктрину Павличка часто критикують як занадто романтичну і загалом нереалістичну, зокрема й з огляду на відмову України від ядерної зброї (без'ядерність як принцип також була закладена в Декларації про державний суверенітет України) і розглядають як різновид політики «фінляндизації».
З жовтня 1995 до травня 1998 року Павличко був Надзвичайним і Повноважним Послом України в Словацькій Республіці.
Павличко був також Послом України в Республіці Польща в період з весни 1999 року по лютий 2002 року. Завдяки його клопотанню в центрі Варшави за пів кілометра від знаменитих Варшавських Лазенок в березні 2002 року було споруджено пам'ятник Тарасу Шевченку.
Дмитро Павличко — перший голова Товариства української мови імені Тараса Шевченка (1989—1990), голова Української всесвітньої координаційної ради у 2006—2011 рр.
У 2002 році став почесним професором НаУКМА. 1 вересня він прочитав інавгураційну лекцію на тему «Українська національна ідея».
З 21 жовтня 2005 року по 25 травня 2006 року — народний депутат України (фракція Української народної партії).
На IV Всесвітньому форумі українців, що відбувся в Києві 18–20 серпня 2006 року, Дмитра Павличка було обрано Головою Української всесвітньої координаційної ради.
24 жовтня 2019 року у приміщенні Національного музею літератури України відбувся ювілейний вечір присвячений 90-річчю Дмитра Павличка, де за участі було презентовано п'ятий і анонсовано вихід шостого (останнього) томів мемуарів «Дмитро Павличко. Спогади» видавництва «Ярославів Вал».
Дмитро Васильович помер ввечері 29 січня 2023 року на 94-му році життя. 1 лютого його поховали у Стопчатові, на малій батьківщині поета, на місцевому кладовищі.
Дмитро Павличко був один з найвизначніших українських перекладачів. Перекладав з англійської, іспанської, італійської, французької, португальської, їдиш та багатьох слов'янських мов.
Завдяки зусиллям Павличка вперше українською мовою з'явилося повне зібрання творів Шекспіра в шести томах (видання «Дніпро» 1986 рік).
Дмитро Павличко має великий доробок і як літературний критик. Найповнішим виданням літературно-критичних праць Павличка є двотомник «Літературознавство. Критика», виданий видавництвом «Основи» у 2007 році. В першому томі представлено літературно-критичні розвідки, статті, доповіді та виступи автора, присвячені українській літературі. Тут також опубліковано матеріали про окремі літературні постаті, явища чи події, здебільшого за хронологічним принципом. В другому томі представлено літературно-критичні розвідки, статті, доповіді та виступи автора про світову літературу. Часто ці праці були написані паралельно до перекладацьких проєктів Павличка й слугують коментарем та доповненням до його перекладацького доробку.
Одружений, має двох дочок.
Любов і ненависть, 1953.
Моя земля, 1955.
Концерт у царя, 1958.
Чорна нитка, 1958.
Правда кличе, 1958.
Днина, 1960.
Два кольори, 1965.
Гранослов, 1968.
Сонети подільської осені, 1973.
Таємниця твого обличчя, 1974, 1979.
Магістралями слова, літературна критика, 1978.
Світовий сонет, переклади, 1983.
Над глибинами, літературна критика, 1984.
Спіраль, 1984.
Поеми й притчі, 1986.
Біля мужнього слова, літературна критика, 1988.
Покаянні псалми, 1994.
Антологія словацької поезії XX століття, 1997.
Золоте ябко, 1998.
Сонети В.Шекспіра, 1998.
50 польських поетів, 2000.
Поезії Хосе Марті, 2001.
Наперсток, 2002.
Рубаї, 2003
Сонети (оригінальні твори й переклади), 2004.
Не зрадь, 2005.
Три строфи, 2007.
Аутодафе, 2008.
Мала антологія хорватської поезії, 2008.
Потоп. 2010.
Золоторогий олень. Поема. 2011.
Най поховають мене на цьому полі. Новела. 2011.
Разом. Вместе: збірка поезій. (з Ратнером О. Г.). — Дніпропетровськ : Герда, 2013. — 176 с.,
Вірші з Майдану: Поезії. — К. : ВЦ «Просвіта», 2014.
Державна премія України ім. Т.Г.Шевченка (1977);
Орден «За заслуги» III ст. (27 червня 1997);
Орден князя Ярослава Мудрого V ст. (12 липня 1999);
Звання Герой України з врученням ордена Держави (27 вересня 2004);
Орден князя Ярослава Мудрого IV ст. (25 вересня 2009);
Орден Свободи (22 січня 2015);
Відзнака Президента України — ювілейна медаль «25 років незалежності України» (2016).
14.06.2023