Родился 30 октября (11 ноября) 1821 года в Москве. Когда Достоевскому было 16 лет, его мать умерла от чахотки, и отец отправил старших сыновей, Фёдора и Михаила (впоследствии также ставшего писателем), в пансион К. Ф. Костомарова в Петербурге. 1837 год стал важной датой для Достоевского. Это год смерти его матери, год смерти Пушкина, творчеством которого он (как и его брат) зачитывался с детства, год переезда в Петербург и поступления в Главное инженерное училище. В 1839 году его отец был убит, возможно, это сделали его крепостные крестьяне. Достоевский участвовал в работе кружка Белинского.
За год до увольнения с военной службы Достоевский впервые перевёл и издал «Евгению Гранде» Бальзака (1843). Год спустя вышло в свет его первое произведение «Бедные люди», и он сразу стал знаменитым: В. Г. Белинский высоко оценил это произведение. Но следующая книга «Двойник» натолкнулась на непонимание. Вскоре после публикации «Белых ночей» писатель был арестован (1849) в связи с «делом Петрашевского». Хотя Достоевский отрицал предъявленные ему обвинения, суд признал его «одним из важнейших преступников». Суд и суровый приговор к смертной казни (22 декабря 1849) на Семёновском плацу был обставлен как инсценировка казни. В последний момент осуждённым объявили о помиловании, назначив наказание в виде каторжных работ. Один из приговорённых к казни, Николай Григорьев, сошёл с ума. Ощущения, которые он мог испытывать перед казнью, Достоевский передал словами князя Мышкина в одном из монологов в романе «Идиот». Во время короткого пребывания в Тобольске на пути к месту каторги (11—20 января 1850) писатель встретился с жёнами сосланных декабристов: Ж. А. Муравьёвой, П. Е. Анненковой и Н. Д. Фонвизиной. Женщины подарили ему Евангелие, которое писатель хранил всю жизнь. Следующие четыре года Достоевский провёл на каторге в Омске.
Впечатления от пребывания в остроге нашли потом отражение в повести «Записки из Мёртвого дома». В 1854 году Достоевский был освобождён и отправлен рядовым в седьмой линейный сибирский батальон. Во время службы в Семипалатинске он подружился с Чоканом Валихановым, будущим известным казахским путешественником и этнографом. Здесь же у него начался роман с Марией Дмитриевной Исаевой, которая была замужем за учителем гимназии Александром Исаевым, горьким пьяницей. Через некоторое время Исаева перевели на место судебного заседателя в Кузнецк. 14 августа 1855 года Фёдор Михайлович получил письмо из Кузнецка: муж М. Д. Исаевой скончался после долгой болезни. 18 февраля 1855 года умер император Николай I. Достоевский написал верноподданническое стихотворение, посвящённое его вдове, императрице Александре Фёдоровне, и в результате стал унтер-офицером. 20 октября 1856 года Достоевский был произведён в прапорщики. 6 февраля 1857 года Достоевский обвенчался с Марией Исаевой в русской православной церкви в Кузнецке. Сразу после венчания они отправились в Семипалатинск, но по дороге у Достоевского произошёл эпилептический припадок, и они на четыре дня остановились в Барнауле.
20 февраля 1857 года Достоевский и его жена вернулись в Семипалатинск. Период заключения и военной службы был поворотным в жизни Достоевского: из ещё не определившегося в жизни «искателя правды в человеке» он превратился в глубоко религиозного человека, единственным идеалом которого на всю последующую жизнь стал Христос. В 1859 году в «Отечественных записках» Достоевский опубликовал свои повести «Село Степанчиково и его обитатели» и «Дядюшкин сон». 30 июня 1859 года Достоевскому выдали временный билет № 2030, разрешающий ему выезд в Тверь, и 2 июля писатель покинул Семипалатинск. В 1860 году Достоевский с женой и приёмным сыном Павлом вернулся в Петербург, но негласное наблюдение за ним не прекращалось до середины 1870-х годов. С начала 1861 года Фёдор Михайлович помогал брату Михаилу издавать собственный журнал «Время», после закрытия которого в 1863 году братья начали выпускать журнал «Эпоха». На страницах этих журналов появились такие произведения Достоевского, как «Униженные и оскорблённые», «Записки из мёртвого дома», «Зимние заметки о летних впечатлениях» и «Записки из подполья».
Достоевский предпринял поездку за границу с молодой эмансипированной особой Аполлинарией Сусловой, в Баден-Бадене увлёкся разорительной игрой в рулетку, испытывал постоянную нужду в деньгах и в это же время (1864 год) потерял жену и брата. Непривычный уклад европейской жизни довершил разрушение социалистических иллюзий юности, сформировал критическое восприятие буржуазных ценностей и неприятие Запада. Через полгода после смерти брата издание «Эпохи» прекратилось (февраль 1865 года). В безвыходном материальном положении Достоевский написал главы «Преступления и наказания», посылая их М. Н. Каткову прямо в журнальный набор консервативного «Русского вестника», где они печатались из номера в номер. В это же время под угрозой потери прав на свои издания на 9 лет в пользу издателя Ф. Т. Стелловского он обязался написать ему роман, на что у него не хватило бы физических сил. По совету друзей Достоевский нанял молодую стенографистку Анну Сниткину, которая помогла ему справиться с этой задачей. В октябре 1866 года за двадцать шесть дней был написан и 25 числа закончен роман «Игрок». Роман «Преступление и наказание» был оплачен Катковым очень хорошо, но чтобы эти деньги не отобрали кредиторы, писатель уехал за границу со своей новой женой Анной Сниткиной. Поездка отражена в дневнике, который в 1867 году начала вести Сниткина-Достоевская.
По пути в Германию супруги остановились на несколько дней в Вильне. Сниткина обустроила жизнь писателя, взяла на себя все экономические вопросы его деятельности, а с 1871 года Достоевский навсегда бросил рулетку. С 1872 по 1878 годы писатель прожил в городе Старая Русса Новгородской губернии. Эти годы жизни были очень плодотворными: 1872 — «Бесы», 1873 — начало «Дневника писателя» (серия фельетонов, очерков, полемических заметок и страстных публицистических заметок на злобу дня), 1875 — «Подросток», 1876 — «Кроткая». В октябре 1878 года Достоевский возвращается в Петербург, где поселяется в квартире в доме на Кузнечном переулке,5/2, в которой и проживает до дня своей смерти 28 января (9 февраля) 1881 года. Здесь же в 1880 году он заканчивает написание своего последнего романа «Братья Карамазовы». В настоящее время в квартире расположен Литературно-мемориальный музей Ф. М. Достоевского.
В последние несколько лет жизни 2 события стали особо значимыми для Достоевского. В 1878 году император Александр II пригласил к себе писателя, чтобы представить его своей семье, и в 1880 году, всего лишь за год до смерти, Достоевский произнёс знаменитую речь на открытии памятника Пушкину в Москве. В эти же годы писатель сблизился с консервативными журналистами, публицистами и мыслителями, переписывался с видным государственным деятелем К. П. Победоносцевым. Несмотря на известность, которую Достоевский обрёл в конце своей жизни, поистине непреходящая, всемирная слава пришла к нему после смерти. В частности, Фридрих Ницше признавал, что Достоевский был единственным психологом, у которого он мог кое-чему поучиться («Сумерки идолов»). 26 января (7 февраля) 1881 года сестра Достоевского Вера Михайловна приехала в дом к Достоевским, чтобы просить брата отказаться от своей доли рязанского имения, доставшейся ему по наследству от тётки А. Ф. Куманиной, в пользу сестёр. По рассказу Любови Фёдоровны Достоевской, была бурная сцена с объяснениями и слезами, после чего у Достоевского пошла кровь горлом. Возможно, этот неприятный разговор стал толчком к обострению его болезни (эмфиземы) — через два дня писатель скончался. Похоронен на Тихвинском кладбище Александро-Невской лавры в Санкт-Петербурге.