Димитър Талев е роден в град Прилеп, Македония, на 1 септември 1898 година. Расте в семейството на майстор железар и ковач. Негов брат е революционерът от ВМОРО Георги Талев. На 9 г. остава без баща. Балканската война, Междусъюзническата война и Първата световна война определят безсистемното му образование; учи с прекъсвания в Прилеп, Солун, Скопие, Стара Загора; завършва гимназия в Битоля през 1920 г. След гимназията Талев посещава лекции в чужбина по медицина и по философия. Следва по 1 семестър в Загреб и Виена през 1920–1921 г. Изучава и завършва българска филология в Софийския университет през 1925 г.
Талев не е бил много религиозен, но е споделял напълно моралните принципи на християнството.
През 1927 е привлечен като коректор във в.
„Македония“. През 1929г. поема поста редактор, а на следващата година става главен редактор. Димитър Талев става сътрудник към вестник „Зора”
- най-авторитетният вестник по това време, вестникът на интелигенцията.
Обявен е за националист и е изключен от Съюза на българските писатели.
През октомври 1944г. е арестуван без официално обвинение, без съд и присъда, с упреци за „прояви на великобългарски шовинизъм“.
Задържан е в Софийския централен затвор, след това е изпратен в „трудово-изправително селище“ в Бобовдол.
През октомври 1947г. Талев отново е арестуван.
Здравословното състояние на Талев се влошава и той получава тежка язва. Въпреки това той е въдворен на работа в мина Перник,
рудник „Куциян“ (1948). Там Талев е трябвало да се храни с варени кочани зеле без никаква мазнина. В тежките условия е щял да загине,
ако не са го спасили съпругата му и сълагерниците /анархиста Христо Колев Йорданов: - Големия/.
След 1948г. семейството му е изселено от София в Луковит.
В края на 50-те и началото на 60-те години Талев е реабилитиран напълно. Той се посвещава на свободна писателска практика. Преодоляно е и враждебното отношение от страна на властта. Талев е отличен със званията „Заслужил деятел на културата”, „Народен деятел на културата”, става лауреат на Димитровска награда за 1959 г. Избран е дори за народен представител в V-то (31-то) Народно събрание през 1966 г. Умира на 20 октомври 1966 г. в София.