Apját, a moszkvai szegénykórház orvosát 1839-ben saját jobbágyai verték agyon, ami hatalmas traumát okozott Dosztojevszkijnek, epilepsziája is ekkortájt kezdődött.
A pétervári Hadmérnöki Intézet hallgatójaként kezdte írni első kisregényét, az 1845-ös Szegény embereket a kritika lelkesen fogadta. Az 1846 és 1849 közötti időszak pétervári témájú elbeszélései azonban mérsékeltebb sikert arattak.
1849-ben a francia utópista szocializmussal kacérkodó Petrasevszkij Kör tagjai között őt is letartóztatta a cári rendőrség. Golyó általi halálra ítélték, a vesztőhelyen azonban közölték, hogy a cár kegyelméből „csak” szibériai száműzetés vár rá.
Az omszki erődbe került négy év kényszermunkára, majd Szemipalatyinszkban teljesített katonai szolgálatot. A száműzetés évei alatt vette feleségül a beteges és kissé egzaltált Maria Iszajevát, akivel hét évig élt boldogtalan házasságban.
1859-ben visszatérhetett Szentpétervárra. A Vremja című lapjában jelentette meg a börtönévek iszonyatát felidéző Feljegyzések a holtak házából, majd a Megalázottak és megszomorítottak című regényét.
A siker lehetővé tette, hogy ellátogasson Angliába, Németországba, Franciaországba és Itáliába. 1864-ben több csapás is érte: meghalt a felesége és a bátyja, lapját betiltották, sokat veszített szerencsejátékon, erejét megfeszítve kellett dolgoznia, hogy tartozásait visszafizesse.
1866-ban befejezte Bűn és bűnhődés című regényét, amelynek alapötlete valószínűleg még a börtönévek alatt született meg benne. E művével vált világhírűvé, egyes kritikusok szerint ha csak ezt az egyetlen regényt írta volna, akkor is a világirodalom egyik legnagyobb alakja lenne.
1867-ben feleségül vette Anna Sznyitkinát, akivel regényei gyorsírásos lejegyzése során ismerkedett meg. Anna nagy szeretettel és melegséggel gondoskodott betegeskedő férjéről, külföldi útjaira is elkísérte.
Az író Firenzében fejezte be A félkegyelmű című regényét, 1872-ben megírta egyik legnagyobb hatású regényét, a megtörtént esetet feldolgozó Ördögöket, majd – már hazatérése után – A kamaszt, amely saját bevallása szerint is gyengébbre sikerült a többi nagyregényhez képest.
Az 1870-es évek végén Dosztojevszkij egészsége megromlott, de még sikerült befejeznie A Karamazov testvéreket, amelyre egész életében készült. Néhány hónappal a regény megjelenése után, 1881. február 9-én Szentpéterváron hunyt el.
