Дмитрий Иванович Каченовский родился в Карачеве Орловской губернии. После смерти отца остался на попечении своей матери, которая поместила его на казённый счет в канцелярское училище в Орле. Одаренный мальчик обратил на себя внимание быстрыми успехами и был переведён в десятилетнем возрасте, на казённый же счёт, в Харьковскую губернскую гимназию.
В 1843 году[2] он окончил гимназию с золотой медалью; в 1847 году окончил курс юридического факультета Харьковского университета и был оставлен при университете для приготовления к профессорскому званию. В 1849 году он защитил магистерскую диссертацию «О владычестве над морями» и начал преподавание в университете международного права в качестве приват-доцента.
В 1855 году для защиты докторской диссертации «О каперах и призовом судопроизводстве в отношении к нейтральной торговле» он приехал в Москву, где близко сошёлся с кружком западников, «заветам которого остался верен до конца своей жизни».
В 1858 году он отправился в продолжительное путешествие за границу и пробыл там до середины 1860 года. Подобные же поездки, но на менее продолжительные сроки, он предпринимал еще в 1864, 1866, 1868 и 1870 годах. Отчёты Каченовского о поездках за границу (Xарьков, 1860 и 1862) свидетельствуют о том, «как широко он понимал свою задачу (ознакомление с политическою жизнью и наукою Запада), как умело и зорко наблюдал и с каким беспристрастием относился ко всему, что ему пришлось видеть (упреки в англоманстве совершенно неосновательны)».
В 1855—1865 годах он активно публиковался. К этому десятилетию относятся почти все его изданные работы.
Уже с 1864 года обнаружились признаки чахотки, от которой умер его отец. С 1870 года болезнь стала быстро развиваться и 21 декабря 1872 (2 января 1873) года он скончался. В последние годы своей жизни Каченовский стал заниматься искусствоведением. Он особенно увлёкся искусством Италии, куда совершил несколько поездок.