Geboren am 5. Oktober 1713 in Langres, einer kleinen Stadt im Nordosten Frankreichs, wuchs Denis Diderot in einer wohlhabenden Familie auf. Sein Vater, ein erfolgreicher Messerschmied, hoffte, dass Denis eine religiöse Karriere einschlagen würde. Nach einer ersten Ausbildung bei den Jesuiten begann Diderot jedoch, sich zunehmend von der Religion zu distanzieren und wandte sich der Philosophie und Literatur zu.

Nach seinem Studium der freien Künste in Paris, das er 1732 abschloss, führte Diderot ein unkonventionelles Leben. Er verdiente seinen Lebensunterhalt zunächst als Übersetzer und Hauslehrer, während er sich autodidaktisch weiterbildete. In den 1740er Jahren heiratete er, gegen den Willen seiner Familie, die Wäscherin Anne-Toinette Champion. Die Ehe war turbulent, doch Diderot fand Inspiration und Halt in seinem intellektuellen Schaffen.

Diderots literarisches und philosophisches Werk ist vielseitig. 1746 veröffentlichte er sein erstes philosophisches Werk, Pensées philosophiques (Philosophische Gedanken), in dem er die Autorität der Religion hinterfragte und für Toleranz und Vernunft plädierte. Sein radikaler Atheismus und Materialismus wurden vor allem in seinen späteren Schriften deutlich, darunter im Dialog Rameaus Neffe und in Das träumende Ich, die jedoch zu seinen Lebzeiten nicht veröffentlicht wurden.

Das wohl bedeutendste Werk Diderots ist die Encyclopédie ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers (Enzyklopädie oder systematisches Wörterbuch der Wissenschaften, Künste und Handwerke). Dieses Mammutprojekt, das er gemeinsam mit Jean-Baptiste le Rond d’Alembert initiierte, war nicht nur ein Lexikon, sondern ein Manifest der Aufklärung. Ziel war es, das gesamte Wissen der Zeit zu sammeln, zu systematisieren und der breiten Bevölkerung zugänglich zu machen. Zwischen 1751 und 1772 erschienen 28 Bände, davon elf mit Abbildungen. Die Arbeit an der Enzyklopädie war riskant: Diderot und seine Mitarbeiter wurden von der Kirche und konservativen Kreisen verfolgt, da das Werk die Autorität von Kirche und Staat infrage stellte.

Diderot war auch ein Meister der Belletristik. Sein Roman Jacques der Fatalist und sein Herr (1773–1775) experimentiert mit Erzählstrukturen und stellt existenzielle Fragen über Freiheit und Determinismus. Obwohl viele seiner Werke zu Lebzeiten verboten oder ignoriert wurden, prägten sie später die europäische Literatur und Philosophie.

Seine letzten Jahre verbrachte Diderot in relativer Armut, obwohl ihm die russische Zarin Katharina die Große großzügige Unterstützung bot. Sie kaufte seine Bibliothek und ernannte ihn zu ihrem Bibliothekar.
Denis Diderot starb am 31. Juli 1784 in Paris.