Димчо Дебелянов е роден на 28 март 1887 в Копривщица в семейството на Вельо Дебелянов и Цана Илиева Стайчина - в което е последното, шесто дете, кръстен е на дядо си Динчо Дебелян. През 1896 г., след смъртта на бащата, семейството се премества в Пловдив при най-големия брат Иван. Там Димчо Дебелянов учи в "Жълтото училище", по-късно в Пловдивската мъжка гимназия,сега Гимназия с хуманитарен профил "Св.Св. Кирил и Методий", където пише първите си стихотворения, които после изгаря.

През 1904 г. семейството на Дебелянов се преселва в София и наема квартира на ул. "Оборище" 46. През 1906 г. в списание "Съвременност" са отпечатани първите публикувани творби на поета: "На таз, която в нощи мълчаливи", "Когато вишните цъфтяха" и други, които са подписани с името Димчо Дебелянов. По това време той е на 19 години и негов кумир е Пенчо Славейков, малко по-късно и Пейо Яворов.

След 1907 г. Димчо Дебелянов сътрудничи на "Българска сбирка", "Съвременник", "Нов път", "Оса" и други издания. В хумористичните издания той печата сатирични творби с псевдоними, като Аз, Амер, Тафт, Сулбатьор и други. През есента на 1907 г. се записва в Юридическия факултет на Софийския университет "Свети Климент Охридски", следващата година се премества в Историко-филологическия факултет, но следва само две години. Любознателен по природа, научава френски, руски, английски език и превежда автори като Бодлер, Верлен, дори Шекспир.

В края на октомври 1912 г. Димчо Дебелянов е мобилизиран в 22-ри пехотен тракийски полк в Самоков. През Балканската война е обикновен войник (редник) в Самоков. От септември 1913 г. е преместен в Школата за запасни офицери в Княжево. Две години по-късно е произведен в чин подпоручик. В началото на Първата световна война сам настоява да бъде изпратен на фронта, макар че не подлежал на мобилизация. В края на януари (29 януари) 1916 г. заминава като доброволец на Македонския фронт, където престоява около осем месеца. През нощта на 30 септември ротата, чието командване му е поверено от няколко дни, влиза в сражение с англичаните. Подпоручик Дебелянов, пада убит в това сражение, на 2 октомври 1916 г., около 10 часа сутринта в боя близо до Горно Караджово (днес Моноклисия), на 29 години и 6 месеца. Погребан е на следващия ден в двора на българската църква в Демир Хисар.