Дмитрий Павлович Давыдов родился городе Ачинск Енисейской губернии. С 1826 года служил писцом в Ачинском окружном суде. В 1830 — 1833 годах работал учителем в Троицкосавском и Верхнеудинском уездных училищах. Переехал в Якутск, где с 1834 года по 1845 год занимал должность штатного смотрителя якутских училищ. В 1846 году вернулся в Бурятию, был назначен штатным смотрителем (директором) Верхнеудинского уездного училища. Оставался в должности до 1859 года.
В 1844 — 1846 годах работал в Северо-Восточной Сибирской экспедиции. С 1851 года — член Сибирского Отделения РГО. Занимался изучением нравов, фольклора и быта народов Сибири. Производил археологические исследования на реках Селенга и Уда. В 1843 году издал «Русско-якутский словарь».
В 1859 году вышел в отставку, переехал в Иркутск, где прожил около 20 лет. Потерял зрение, в течение 8 лет был прикован к постели. В конце 1870-х годов переселился в Тобольск.
Скончался в 1888 году в Тобольске.
Большая часть архива Давыдова до нас не дошла: в 1861 году его рукописи сгорели в пожаре в Варшаве, а в 1870 году во время наводнения в Иркутске погибли рукописи научных изысканий и собранные во время экспедиций материалы, а также библиотека и инструменты.
В «Записках Сибирского отделения РГО» печатались:
Перу Давыдова принадлежат стихотворения и поэмы в которых отражены предания народов Сибири.
Самым известным произведением Давыдова стало стихотворение «Думы беглеца на Байкале», в изменённом виде ставшее с 1860-х годов народной песней.
Также издавались:
Многое из литературного наследия Давыдова утрачено.