El seu pare, home cruel i tirànic, l’obligà a estudiar la carrera d’enginyer militar (Peterburg, 1838-43) malgrat la vocació literària que tenia des de l’adolescència. Destinat al departament d’enginyers de la capital, es retirà al cap d’un any per consagrar-se a la literatura. Traduí Eugénie Grandet (1844) i escriví la seva primera novel·la, Bednyje l’udi (‘Pobra gent’, 1845), que el situà d’un sol cop entre els millors escriptors russos del seu temps.
Belinskij veié en el jove novel·lista, de tendència gogoliana, un nou geni: presentava, amb una força i una penetració extraordinàries, la tragèdia social dels dissortats de la gran urbs russa. Seguiren Dvojnik (‘El doble’, 1846), Gospodin Prokharčin (‘El senyor Prokhartxin’, 1847) i Khoz'ajka (‘La dispesera’, 1847). El seu realisme, caracteritzat per la profunditat de l’anàlisi psicològica, filosòfica i social, ja es feu evident en aquestes primeres obres, a les quals cal afegir Belyje noči (‘Les nits blanques’, 1848; traducció catalana de Francesc Pagès, 1972) i Netočka Nezvanova (inacabada, 1849).
Atret per les teories dels socialistes utòpics francesos, sobretot per Fourier, entrà en relació amb el cercle revolucionari dels petraševistes. Per l’abril del 1849 fou detingut; passà nou mesos a la fortalesa de Pere i Pau, i fou condemnat a mort, amb uns altres vint acusats. Quan el piquet d’execució estava a punt d’afusellar-los, arribà l’indult. El simulacre d’afusellament deixà un solc molt pregon en la seva ànima, i en diferents llocs de les seves obres evoca l’estat d’esperit de l’home que espera d’ésser executat qualsevol hora. Li fou commutada la pena de mort per quatre anys de presidi a Omsk, seguits del servei com a soldat ras en un regiment de línia de Semipalatinsk, prop de la frontera xinesa. Els quatre anys de presidi (1850-54), sense possibilitats d’escriure ni de llegir cap més llibre que la Bíblia, no mataren la seva vocació. No escriví novel·les, però les meditava. D’aquells anys de reclusió i de treballs forçats —que agreujaren l’epilèpsia que sofria— tragué, com d’una pedrera inexhaurible, personatges i idees per a les seves obres. Passà cinc anys a Semipalatinsk.
L’amistat d’un admirador seu, el baró de Vragel’, destinat allí com a fiscal, i els canvis que es produïren a Rússia (alliberament dels serfs, el 1861), feren que Dostojevskij pogués menar una vida més humana: podia escriure i podia llegir, es casà, després d’angoixoses peripècies, amb la vídua d’un modest funcionari de duanes, Maria Dmitrievna Isajeva, mare d’un fill de set anys; escriví dues novel·les humorístiques, D’ad’uskin son (‘El somni de l’oncle’, 1859) i Selo Stepančikovo i ego obitateli (‘Stepantxikovo i els seus habitants’, 1859; traduïda al català per Andreu Nin), començà Unižennyje i oskorbl’ onnyje (‘Humiliats i ofesos’, 1861) i preparà les seves memòries del penal, Zapiski iz m'ortvogo doma (‘Apunts de casa morta’, 1861-62).
Per fi, el 1859 pogué residir a Tver, i a mitjan desembre ja visqué a Peterburg. Fundà, amb el seu germà Mikhail, la revista Vren'a (‘El temps’, 1861), que, prohibida el 1863, es convertí en Epokha (‘L’època’, 1864-65); des d’aquesta revista feu propaganda de les seves noves idees: la intel·lectualitat s’havia d’acostar al poble, i el poble rus i l’Església ortodoxa havien de conservar l’esperit del cristianisme (traït a l’occident d’Europa), fet que permetria a Rússia de superar el feudalisme i d’evitar el capitalisme. Ni Malen'kij geroj (‘El petit heroi’, 1849) —relat escrit a la fortalesa de Pere i Pau— ni les novel·les humorístiques ni Humiliats i ofesos li reconqueriren la fama. Per contra, els Apunts de la casa morta (comparats per Turgenev amb l’Infern de Dant) causaren una impressió extraordinària, i Dostojevskij esdevingué de nou un autor admirat i estimat.
El 1862 feu el seu primer viatge a l’estranger: la societat on “el diner ho és tot” el desencantà i el revoltà, i la criticà amb molta ironia i actualitat a Zimnije zametki oi letnikh vpečatlenijakh (‘Notes d’hivern sobre impressions d’estiu’, 1863). Atacà el subsol espiritual de l’individualisme a Zapiski is podpol’ja (‘Apunts del subsol’, 1864), novel·la que provocà una forta polèmica amb escriptors democràtics, com Saltykov-Ščedrin. Viatjà una altra vegada a l’estranger, i la passió del joc l’asservia.
El 1864 moriren Maria Dmitrievna i el seu germà Mikhail. L’any següent, Epokha s’enfonsà. Esperonat per les necessitats materials, començà una de les seves grans novel·les, Prestuplenije i nakazanije (‘Crim i càstig’, 1866; traducció catalana d’Andreu Nin, 1929), però havia de lliurar-ne una altra en una data fixa o hauria perdut els drets d’autor de les seves pròpies obres durant nou anys. Aleshores dictà en vint-i-sis dies Igrok (‘El jugador’, 1866) a una taquígrafa de vint anys, Anna Grigorjevna Snitkina, amb qui es casà. Snitkina era una admiradora seva i fou una col·laboradora intel·ligent i abnegada que li facilità l’obra creadora. Tingueren quatre fills, dos dels quals moriren molt aviat. Assetjat pels creditors, el matrimoni se n’anà a l’estranger (1867-71): feu llargues estades a Ginebra, a Florència i sobretot a Dresden. Aquests anys foren penosos, però també foren d’activitat intensa: escriví Idiot (‘L’idiota’, 1868; traducció catalana de Manuel Camorera, 1973), Večnyj muž (‘L’etern marit’, 1870; traducció catalana de Francesc Payarols, 1929) i un assaig sobre Belinskij, extraviat i no retrobat, i projectava una novel·la, Žitije velikogo grešnika (‘Vida d’un gran pecador’), que no arribà a escriure, però de la qual sorgiren les seves altres dues grans novel·les, Podrostok (‘L’adolescent’, 1874-75) i Brat'ja Karamazovy (‘Els germans Karamàzov’, 1878-80; traducció catalana indirecta de Joan Sales, 1961), la seva obra cabdal. Encara a l’estranger, començà d’escriure Besy (‘Els dimonis’), pamflet polític contra els socialistes, que acabà a Peterburg (1871).
Dostojevskij anhelava d’estar en contacte directe amb els seus lectors per mitjà d’una revista, i ho assolí amb Vren'a i Epokha ; i encara el 1872 acceptà, amb el mateix propòsit, la direcció del setmanari Graždanin (‘El ciutadà’), on fundà una secció titulada “Dnevnik pisatel’s” (‘Diari d’un escriptor’), però al cap d’un any l’abandonà per incompatibilitat amb el propietari, el príncep Mešerskij. El 1876 convertí el ‘Diari d’un escriptor’ en una revista escrita per ell tot sol, que durà, amb intermitències, fins el 1881, i en la qual tractava temes d’actualitat, literaris i polítics, a més d’incloure-hi algun relat literari, com Bobok, Son smeshnogo čeloveka (‘El somni d’un home ridícul’) i Mužik Marej (‘El mugik Marej’).
Poc temps abans de morir assolí un nou moment de glòria quan pronuncià a Moscou un discurs sobre Puškin. Dostojevskij, que havia patit molt (i deia que per a ésser poeta —escriptor— cal patir molt), fou un gran coneixedor de l’ànima humana i dels impulsos contradictoris que sorgeixen de l’inconscient. També comprengué, amb lucidesa genial, les contradiccions de la societat capitalista. Per a ell no hi havia imaginació més rica que la mateixa vida, a la qual l’artista sempre ha d’ésser fidel. Ell sabé ésser-ho com pocs escriptors; cadascun dels seus personatges parla amb la seva pròpia veu. Les novel·les són autèntiques obres “polifòniques”. La seva obra, bé que escrita al segle XIX, reflecteix l’home i la societat d’avui.