Дмитрий Иванович Яворницкий родился 6 ноября 1855 года в селе Солнцевка Харьковского уезда Харьковской губернии (сейчас — Борисовка, тот же район, той же области). Отец Яворницкого, Иван Якимович, был сельским дьяконом (так же как и дед), мать — крестьянкой.
Вообще род Яворницких появился на Харьковщине в XVIII веке и относился к слободской казацкой шляхте. Первый известный представитель этого рода — Андрей. Год его рождения не известен, умер в 1791 году и похоронен в ограде Рождество-Богородичной церкви слободы Константиновка в которой он служил священником. Андрей Яворницкий происходил из польского шляхетного рода и имел герб. Сам академик Яворницкий связывал свою фамилию с деревом (явор — белый клён) и с городом Яворов на Галичине.
Начальную школу Яворницкий окончил в родном селе. Кстати, именно в это время его записали как «Эворницкого» (по его версии — сочтя поляком). Эту фамилию он носил до 1917 года и даже на рушнике в днепропетровском доме-музее вышиты инициалы «Д.Э.». Только в 1890 году он начал печататься под фамилией «Эварницкий (Яворницкий)».
С 1867 года Яворницкий учился в Харьковском уездном училище. Семья его была бедной, потому обучение тут оказалось редкой удачей — сыну собственника экономии в Солнцевке было скучно ездить в училище самому, и он уговорил отца оплатить обучение Яворницкого.
В 1874 году Яворницкий, по настоянию отца, поступил в Харьковскую духовную семинарию.
С 1877 по 1881 годы Дмитрий Яворницкий учился в Харьковском Императорском университете. В числе его преподавателей были Николай Сумцов и Александр Потебня. С этими учёными у него сложились близкие отношения. Потебня, в частности, привлёк Яворницкого к работе историко-этнографического кружка и помог устроиться на работу в гимназию.
Уже в это время он увлёкся историей запорожского казачества. Тема его научной работы — «Возникновение и устройство Запорожского коша» (кош — центр Сечи и, одновременно, обозначение его политической организации).
После окончания университета он, в как исключительно одарённый, был оставлен в качестве внештатного стипендианта для получения профессорского звания. Правда, попечитель Харьковского учебного округа генерал-лейтенант Максимович заявил, что «ваши запорожцы нам не нужны. Пишите о Финляндии». Яворницкий писать о Финляндии не захотел… В 1884 году он был лишён стипендии за «украинофильство» и «сепаратизм».
В 1880 годах Яворницкий проводил раскопки, собирал значительную коллекцию артефактов, песен и историй, относящихся к временам казачества. Его экспедиции охватывали территорию шести губерний. Поиски не были лёгкими — минимум дважды Яворницкий чуть не погиб. Однажды он чуть не утонул на порогах, а потом его завалило землёй в раскопе.
Результаты этих исследований публиковались в прессе (в частности — в журнале «Киевская старина») и освещались на публичных лекциях. В 1883 году Яворницкий стал членом Историко-филологического общества при Харьковском университете. В 1884 году он выступил на VI Археологическом съезде в Одессе, в следующем году стал членом Московского археологического общества, а ещё годом позже — членом Императорского Российского археологического общества.
В 1885 году Яворницкий познакомился с историком Николаем Костомаровым и переехал в Петербург. В это время он работает на раскопках и в архивах, исследует Троицкий собор (уникальный деревянный храм XVIII века, уцелевший по сей день) и Самарский Пустынно-Николаевский монастырь в Новомосковске. В 1888 году выходит его первая монография — «Запорожье в остатках старины и преданиях народа». Всего за 7 лет работы в Петербурге он опубликовал 7 книг (в том числе — первый том «Истории запорожских казаков», который и по сей день считается базовой книгой в этой тематике) и свыше полусотни статей.
Именно в Петербурге началась дружба Яворницкого с Ильёй Репиным. Познакомились они в… Казанском соборе, где в 1886 году справляли панихиду по Тарасу Шевченко.
Вклад Яворницкого в развитие запорожской тематики в творчестве великого художника необычайно велик. Он был вдохновителем завершения работы над «Запорожцами…» (Репин начал работу над картиной под влиянием Костомарова, умершего в 1885 году) и предоставил большую часть старинных предметов, изображённых на картине. По сей день в коллекции Днепропетровского исторического музея хранятся казацкие люльки и каламарь, использованные Репиным. Пропала только стоявшая на столе бутылка — её пришлось презентовать Нестору Махно в обмен на гарантии неприкосновенности музейной коллекции.
Яворницкий считался неблагонадёжным, и ему дважды запрещалось работать в системе народного просвещения. Чтобы обеспечить его жизнь, друзья выхлопотали должность младшего чиновника по особым поручениям при туркестанском генерал-губернаторе — для изучения края и создания музея.
Результатом работы в Средней Азии стало создание музея в Самарканде в 1896 году, а также издание в 1893 году «Путеводителя по Средней Азии от Баку до Ташкента в археологическом и историческом отношениях». За книгу он удостоился благодарности Великого князя Николая Александровича (будущего императора Николая II) и был отмечен орденами Станислава ІІІ степени и Бухарской Золотой Звезды ІІІ степени, а также чином коллежского асессора, дававшим право на личное дворянство.
При этом, он продолжал работу по основной специальности — написал второй том «Истории казаков» и книгу про Ивана Сирко.
В 1895 году Яворницкий переехал в Москву (формально его командировка не закончилась — он продолжал работу в архивах). Благодаря протекции Ивана Рудченко (брата Панаса Мирного) историк получил должность чиновника по особым поручениям при Варшавской казённой палате и сдал магистерские экзамены в местном университете.
В следующем году, при поддержке Василия Ключевского, Яворницкий стал приват-доцентом Московского университета. Правда, работа эта была бесплатной, так что он подрабатывал частными уроками и в Строгановском училище живописи. В 1901 году он защитил магистерскую диссертацию в Казанском университете. Метания между ВУЗами были обусловлены подозрительностью властей и негативным отношением к его трудам учёных. Кстати, основания для последнего были — Яворницкий явно идеализировал запорожцев.
В период жизни в Москве Яворницкий познакомился с Владимиром Гиляровским и Львом Толстым, активно участвовал в работе Товарищества им. Т. Шевченко.
В 1902 году Яворницкого пригласили возглавить Екатеринославский областной музей имени Александра Поля. Основу его коллекции составили собрания Общественного музеума Екатеринославской губернии, созданного ещё в 1849 году, и частного музея известного краеведа и промышленника Поля, созданного в 1887 году. Вся дальнейшая деятельность Яворницкого на протяжении трёх десятилетий связана именно с этим музеем, сейчас носящим его имя.
В 1905 году для музея было выстроено специальное здание в стиле барокко — по образцу дома Гофмана в Берлине. Строительство было приурочено к проведению в городе XIII археологического съезда. Одновременно был выстроен и собственный дом Яворницкого (менее чем в километре от здания музея).
Уже при открытии в музее было порядка 5 тыс. экспонатов, а благодаря Яворницкому коллекция увеличилась многократно. Благодаря послаблению режима в связи с Манифестом от 17 октября 1905 года Яворницкий получил возможность публиковать фольклорные сборники и собственные литературные произведения (Яворницкий как писатель практически неизвестен) на украинском языке. Он принимал активное участие в работе общества «Просвiта».
В 1910 году учёный предпринял путешествие на Ближний Восток, где он посетил Египет и побывал в Иерусалиме. В ходе этой поездки он познакомился с Лесей Украинкой. По возвращении он принял участие в подготовке Южнорусской областной сельскохозяйственной, промышленной и кустарной выставки в Екатеринославе.
В 1915 году был экскурсоводом у Николая II, посетившего музей.
Революционные события не могли обойти фигуру Яворницкого, бывшего весьма авторитетным деятелем украинского движения. В мае 1917 года он был избран почётным председателем губернского съезда Центральной Рады (однако ни тогда, ни позже ни к каким политическим партиям и движениям не принадлежал). В 1918 году он стал один из первых профессоров созданного гетманом Павлом Скоропадским Екатеринославского университета.
Впрочем, он оставался, прежде всего, учёным, и именно в этом качестве довольно легко вписался в Советскую Украину.
В 1920 году он даже смог издать первый том своего словаря украинского языка (другие два тома не изданы по сей день). В 1921-30 году он заведовал кафедрой украиноведения Института народного образования, а в 1922-24 — руководил губернским архивным управлением. В 1927-32 годах он возглавлял комплексную экспедицию на Днепрострое, задачей которой являлось изучение исторических и природных памятников, которые должны были быть затоплены водохранилищем.
В 1924 году Яворницкий был избран членом-корреспондентом, а в 1929 году — действительным членом Всеукраинской академии наук.
Увы, всё это не спасло от обвинения в «буржуазном национализме» (которому Яворницкий, говоря честно, отнюдь не был чужд). В 1933 году академика освободили от должности директора музея. Он был даже лишён на время академической пенсии, но не был репрессирован.
В 1937 году Яворницкий оказался в списках «Украинского националистического контрреволюционного подполья», которое якобы возглавлял председатель СНК УССР Панас Любченко. Однако, его и в этот раз пощадили. Историки до сих пор не пришли к единому мнению, было ли дело в преклонном возрасте учёного или в его высоком научном авторитете…
В 1939 году праздновалось 125-летие Т. Шевченко и Яворницкий был избран в состав юбилейной комиссии.
Дмитрий Яворницкий скончался 5 августа 1940 года и был похоронен в степи.
Однако, история на этом не окончилась. В 1940 году его именем был назван исторический музей. В 1946 году создан дом-музей, закрытый в 1970-е, но восстановленный в 1988.
В 1961 году прах Яворницкого был перезахоронен около стены Днепропетровского исторического музея. В 1995 году на народные средства над могилой был установлен памятник.
