Родился Фонвизин в богатой дворянской семье в Москве. Первоначально воспитывался в домашних условиях под руководством отца. Затем учился в гимназии при Московском университете, а потом — на философском факультете того же университета. Уже в ранние годы пробудились его литературные интересы, он перевел с немецкого языка басни датского просветителя Гольберга, начал перевод вольтеровской трагедии «Альзира». Оставил университет и определился на службу в Коллегию иностранных дел переводчиком.

Впоследствии, с переездом в Петербург, Фонвизин определился служить секретарем при кабинет-министре И. П. Елагине и в течение шести лет имел возможность заниматься разбором жалоб (челобитных»), поступавших на высочайшее имя. Эта служба дала возможность Фонвизину хорошо изучить российские крепостнические порядки, реальную жизнь всех сословий.

В Петербурге он завязал тесные отношения с театральной средой, так как канцелярия кабинет-министра заведовала императорскими театрами. Фонвизин знакомится с русскими драматургами В. И. Лукиным, Б. Е. Ельчаниновым, завязывает тесную дружбу с выдающимся актером И. А. Дмитревским. В это время Фонвизин создает сатиру в стихах «Послание к слугам моим Шумилову, Ваньке и Петрушке».

С 1769 года служит секретарем руководителя Коллегии иностранных дел Н. И. Панина, воспитателя наследника престола, будущего императора Павла I.

Писатель прослужил в этой должности до 1782 года и подал в отставку после того, как Никита Панин был отстранен от дел.

В панинском окружении сложилась определенная оппозиционность по отношению к Екатерине II и ее правлению. В критическом духе воспринимались мероприятия Екатерины II по составлению Нового уложения и работа созданной ею специально для этого комиссии. Фонвизин видел, как далеки были от истинного положения дел в России официальные восхваления работы комиссии и просветительских обещаний Екатерины II.

В 1777-1778 годах Фонвизин путешествует по Франции, Германии. Из своих писем о Франции он составил книгу под названием «Записки первого путешествия»; в ней не только отражалась картина кризисного состояния французского общества, но и преподносился определенный урок русскому самодержавию. «Записки...» Екатерина II печатать не разрешила, но они распространялись в копиях. В начале 1780-х годов стало распространяться в списках и другое сочинение Фонвизина с резкой критикой господствовавших в России государственных установлений: «Рассуждения о непременных государственных законах». Писатель выступил против бесправия народа, продажи помещиками своих крестьян.

Оппозиционная настроенность Фонвизина усилилась под влиянием Пугачевского восстания. Несмотря на наступившую реакцию в стране, все в более обнаженном виде для Фонвизина представало главное зло русской жизни — крепостное право.

В 1782 году Фонвизин создал свое самое значительное произведение — комедию «Недоросль», поставленную в том же году и напечатанную в следующем, 1783 году.

В московских салонах он прослыл остроумным человеком и сам впоследствии вспоминал: «Весьма рано появилась во мне склонность к сатире. Острые слова мои носились по Москве... Меня стали скоро бояться, потом ненавидеть...» (из автобиографического, написанного незадолго до смерти, сочинения Фонвизина под названием «Чистосердечное признание в делах моих и помышлениях», 1789). Фонвизин — человек резкого, раздражительного характера, очень непосредственный в выражении своих мыслей и эмоций.

Прожил сравнительно короткую жизнь, полную борьбы. Его можно назвать совестью России конца XVIII века.