Дмитро Іванович Багалій народився 7 листопада 1857 р. у родині київського ремісника-лимаря. Він рано залишився сиротою і виховувався у багатодітній сім'ї своєї тітки по матері.

Прибуток від невеличкого дерев`яного флігеля (материнської спадщини) допоміг Дмитрові Багалію здобути початкову освіту, а виняткове працелюбство та природні здібності дали йому змогу закінчити 1876 р. Другу київську гімназію із золотою медаллю.

Після закінчення гімназії 1876 р. Д.І. Багалій вступив на історико-філологічний факультет Київського університету. Другий семестр свого першого університетського року він закінчував уже в Харкові, оскільки за участь у студентській демонстрації був виключений на півроку з Київського університету. Після повернення майбутнього вченого до Києва 1878 р. побачила світ його перша наукова праця "История Льва Диакона как источник для русской истории".

Дмитро Багалій був активним учасником українських студентських гуртків і Старої громади. Очевидно, на цьому ґрунті відбулося його зближення із В.Б. Антоновичем, послідовна підтримка з боку якого відіграла винятково важливу роль на початковому етапі наукової та громадської діяльності вченого.

1880 р. Д.І. Багалія було залишено при університеті для підготовки до професорського звання (тогочасна аспірантура). За рекомендацією В.Б. Антоновича Д.І. Багалій став членом Київської Громади, а 1881 р. - дійсним членом наукового історичного товариства Нестора-літописця. Студентська наукова праця Д. Багалія "История Северской земли до половины XIX столетия", підготовлена під керівництвом В. Антоновича, принесла вченому-початківцю університетську Пироговську премію і лягла в основу його магістерської дисертації, успішний захист якої 1882 р. став великим особистим досягненням молодого науковця.

1883 р. Д.І. Багалія було обрано штатним доцентом російської історії в Харківському університеті. Того ж року він вступив до історико-філологічного товариства при університеті та працював завідуючим Харківського історичного архіву.

Докторська дисертація Д.І. Багалія "О колонизации степной окраины Московского государства", отримавши позитивну рецензію професора В.Й. Ключевського, стала підставою для надання 30-річному харківському науковцю докторського ступеня.

У наукове життя Д.І. Багалій увійшов як автор численних праць з історії Слобідської України. Серед них особливої значущості набули фундаментальні монографії: "Очерки из истории колонизации и быта степной окраины Московского государства" та два томи археографічних додатків до неї (1887 р.), за яку вченому 1888 p. було присуджено малу Уваровську премію, "Опыт истории Харьковского университета" у двох томах (1893-1904), двотомна "История города Харькова за 250 лет его существования" (1905-1912), написана у співавторстві з Д.П. Міллером, а також перше наукове видання творів славетного українського філософа Г. Сковороди та дослідження з української історіографії.

Д.І. Багалій також і автор праць з історії Лівобережжя, Південної України, підручників з історії Росії та російської історіографії. Названі вище та деякі інші публікації принесли ученому професійне визнання, почесне членство в багатьох наукових товариствах України та Росії, академічні відзнаки та премії. Так, 1899 р. Д.І. Багалію було присуджено премію графа Уварова за працю "Опыт истории Харьковского университета", а починаючи з 1884 p. він брав участь майже в усіх всеросійських наукових археологічних з`їздах.

Громадська діяльність Д.І. Багалія кінця XIX - початку XX ст. була насиченою та плідною. Учений-історик зумів вдихнути нове життя в діяльність "харківських народолюбців", ставши одним із керівників історико-філологічного товариства, очолював видавничий комітет Харківського товариства грамотності (1891-1904), був головою правління Харківської громадської бібліотеки (1893-1906) і гласним Харківської міської думи. Д.І. Багалій виявив свої кращі якості як організатор краєзнавчого руху, музейної, архівної та книговидавничої справи на Слобожанщині. За його ініціативи у Харкові 1902 року відбувся XII Всеросійський археологічний з'їзд.

Д.І. Багалій двічі публічно 1901 і 1905 рр. виступав проти цензурних обмежень української мови. Обраний 1906 р. на посаду ректора Харківського університету, він доклав чималих зусиль для того, щоб розпочати викладання в ньому українознавчих дисциплін українською мовою. З іменем Д.І. Багалія пов`язано також рішення вченої ради університету про надання почесних докторських дипломів видатним ученим-українознавцям І. Франку, М. Грушевському, О. Єфіменко. Перебуваючи на посаді ректора, він неодноразово рятував від переслідувань українських студентів.

1905 р. Д. І. Багалія було обрано членом колегії виборців до І Державної Думи, а згодом він увійшов і до складу Державної Ради. Після розгону урядом І Державної Думи Д.І. Багалій разом із п`ятьма іншими обранцями від університетів і Академії наук демонстративно вийшов зі складу Державної Думи. Таке мужнє рішення далося йому непросто.

Урочисте вшанування 25-річного (1905 р.) і особливо 30-річного (1910 р.) ювілею науково-педагогічної діяльності Д.І. Багалія засвідчило поважне ставлення до вченого як до науковця, так і до громадського діяча.

У жовтні 1916 р. Д.I. Багалію виповнилося 58 років. На той час він досяг блискучих успіхів - дійсний статський радник, потомствений дворянин, кавалер орденів святих Станіслава, Володимира та Анни з генеральським титулом "превосходительства", заслужений професор і ректор університету, член Державної Ради і міський голова - він одночасно був видатним ученим-істориком, блискучим лектором, визначною громадською особистістю.

1917 року Д.І. Багалій несподівано для багатьох пориває з кадетами й балотується до Харківської міської думи за списками Українського демократичного блоку. Згодом його обрано гласним оновленої міської думи.

Завдяки зусиллям ученого та членів харківської "Просвіти" у вересні 1917 р. у Харкові було відкрито першу українську гімназію.

У листопаді 1917 р. Д.І. Багалій отримав від Центральної Ради призначення на посаду губернського комісара народної освіти. На цій новій для себе посаді він приділив передусім увагу українізації шкіл у повітах Харківської губернії.

Головною подією в житті Д.І. Багалія в часи громадянської війни стала його участь у створенні та діяльності Української Академії наук. Окрім видавничої та наукової роботи в Харкові, участі в організації Української Академії наук в Києві, учений їздив до Полтави, допомагаючи місцевій спільноті у створенні вищого навчального закладу, основою якого мав стати історико-філологічний факультет, на якому Д.І. Багалій читав новий лекційний курс і навіть погодився очолити кафедру історії України.

На початку 1919 р. учений виступив організатором низки спеціальних комісій та деякий час був головою кожної з них: комісії для складання історико-географічного словника України, постійної археографічної комісії, гербаїстичної історико-археографічної комісії, комісії для складання біографічного словника України. Одночасно Д.І. Багалій став першим головою академічної бібліотеки і доклав чимало зусиль для її поповнення книжковими зібраннями В.Б. Антоновича, О.О. Потебні, В.С. Іконнікова. Він вирішив подарувати і власну бібліотеку, що складалася з кількох тисяч книг і рукописів.

Із травня 1920 р. Д.І. Багалій був мобілізований до комісії консультантів при Народному комісаріаті освіти, де разом із А.В. Палладіним працював над проектом реформи вищої школи. Після формальної ліквідації Харківського університету Д.І. Багалій 1920 р. деякий час обіймав посади керівника однієї з кафедр, декана в Академії теоретичних знань та професора в Інституті народної освіти. Він був постійним учасником комітетів і комісій, що створювалися для відзначення ювілеїв видатних діячів культури: Г.С. Сковороди, І.Я. Франка, М.М. Коцюбинського, Т.Г. Шевченка. А 1924 р. академіку Д.І. Багалію було присуджено премію за працю "Український мандрований філософ Г.С. Сковорода".

1925 р. його обирають до складу Президії IX Всеукраїнського з'їзду Рад. Упродовж 1925-1932 pp. Д.І. Багалій головував у Центральному бюро секції наукових працівників УСРР, а 1926 р. став першим директором новоутвореного Науково-дослідного інституту Тараса Шевченка, відкриття якого стало ще одним кроком, спрямованим на посилення наукового потенціалу столичного українознавства.

1929 р. Д.І. Багалія було обрано головою першого історико-філологічного відділу Всеукраїнської Академії наук. Програма дій нового голови відділу передбачала подолання "вузького академізму", виходу за межі "так званої аполітичної науки" та "засвоєння ідеології українських працюючих мас".

Реорганізація академічної науки відбувалася на тлі масових арештів у справі так званої "Спілки визволення України", жертвами яких стали також деякі співробітники ВУАН на чолі з академіком С.О. Єфремовим. Стурбоване цим керівництво Академії наук поспішило відмежуватися від своїх колег. Д.І. Багалій разом з іншими академіками (О.В. Корчак-Чепурківським, С.Ю. Семковським, О.П. Соколовським, О.В. Палладіним) узяв активну участь у публічному засудженні звинувачених у "контрреволюційній" діяльності вчених.

20 січня 1930 р. було заарештовано співробітника Д.І. Багалія академіка М.Є. Слабченка. Згодом у радянській пресі розпочалася кампанія критики, спрямована персонально проти Д.І. Багалія, якого звинувачували у "псевдомарксизмі", відсутності "пролетарської войовничості" і, врешті-решт, ворожості до Радянської влади. Зрештою, учений втратив посаду голови історико-філологічного відділу після його розформування і був переведений на посаду другого заступника голови нового соціально-економічного відділу ВУАН. Чергова реорганізація історичної мережі в Академії наук на початку 1931 р. відбувалася уже без участі Д.І. Багалія.

9 лютого 1932 р. Д.І. Багалій помер від запалення легенів.

1957 p., в умовах "хрущовської відлиги" й тимчасової лібералізації політики в українському питанні, стало можливим відзначити 100-річчя із дня народження Д.І. Багалія скромною, але змістовною публікацією І.Д. Бойка в "Українському історичному журналі". Фактично ця стаття була першою і на кілька десятиліть єдиною спеціальною узагальнюючою працею про Д.І. Багалія, яка поклала початок реабілітації вченого в СРСР, а наукова спадщина вченого увійшла до золотого фонду української культури.