Народився Павличко в селянській родині. Здобув початкову освіту.
З осені 1945p. по літо 1946р. був ув'язнений за сфабрикованою справою щодо звинувачення у належності до УПА.
У 1953 р. закінчив філологічний факультет Львівського університету.
Член КПРС в період 1954—1990рр. З 1955р. — член ЦК ЛКСМУ.
Завідував відділом поезії редакції журналу «Жовтень» (нині — «Дзвін»), після переїзду до Києва працював у секретаріаті СПУ. Протягом 1971-1978 pp. Д. Павличко редагував журнал «Всесвіт».
Д. Павличко — один із організаторів Народного Руху України, Демократичної партії України, перший голова Товариства української мови імені Т. Г. Шевченка.
У 1990—1999рр. — Народний депутат України.
У 2002р. став почесним професором НаУКМА. 1 вересня він прочитав інавґураційну лекцію на тему «Українська національна ідея».
З 21 жовтня 2005р. — знову обраний народним депутатом України (фракція Української Народної Партії).
На IV Всесвітньому Форумі Українців, що відбувся в Києві 18-20 серпня 2006р., Павличка Дмитра Васильовича було обрано Головою Української Всесвітньої Координаційної Ради.