Ο Δημήτριος Βερναρδάκης γεννήθηκε στην Αγία Μαρίνα της Λέσβου το 1833, όπου και διδάχτηκε τα πρώτα του γράμματα. Στη συνέχεια εισάγεται στη σχολή της Μυτιλήνης, όπου ξεχώρισε για την ευφυΐα του και την επιμέλειά του. Νωρίς εξοικειώθηκε με τα κείμενα των αρχαίων Ελλήνων συγγραφέων, καθώς επίσης και με τα λειτουργικά κείμενα της Εκκλησίας, στα οποία οφείλει τη θρησκευτική και εκκλησιαστική του παιδεία. Στα 1849 έρχεται στην Αθήνα και εγγράφεται στη Φιλοσοφική Σχολή με υποτροφία της Μητρόπολης Μυτιλήνης. Στα φοιτητικά του χρόνια ξεκινάει τη συγγραφή ποιημάτων.

Σε ηλικία δεκαοκτώ χρονών γράφει το ρομαντικό ποίημα Ψυχή, ενώ το 1854 γράφει σε ιαμβικούς στίχους το κωμικοηρωικό έπος Πρόδρομος και την κοινωνικοπολιτική σάτιρα Γραομυομαχία, με σαφείς επιδράσεις από την Βατραχομυομαχία του Ομήρου. Λίγο αργότερα ακολουθεί το διηγηματικό έπος Πλάνης, που αναφέρεται στην περίοδο της Τουρκοκρατίας και το 1855 βραβεύεται στο Ράλλειο ποιητικό διαγωνισμό για το επικολυρικό ποίημα Εικασία. Μεταφράζει μέρος της Ιστορίας της Ρωσικής Αυτοκρατορίας του Ν. Καραμσίν και συμμετέχει ενεργά στις γλωσσικές συζητήσεις της εποχής, υπερασπίζοντας τον καθηγητή του Κ. Ασώπιο  στη διαμάχη του με τον ποιητή Παναγιώτη Σούτσο.

Το 1856 φεύγει με υποτροφία για σπουδές στη Γερμανία, όπου επηρεάζεται έντονα από την εκεί πνευματική κίνηση. Διαβάζει Σίλλερ, Γκαίτε, Λέσσιγκ, Βολταίρο, Ρακίνα κ. ά. και εντυπωσιάζεται από την θεατρική τέχνη του Σαίξπηρ, ο οποίος υπήρξε και ο σημαντικότερός του δάσκαλος. Αποφασίζει να ασχοληθεί με το θέατρο, γι’ αυτό το 1857 γράφει το ρομαντικό δράμα Μαρία Δοξαπατρή, στο οποίο ενσωμάτωσε και τα ενδιαφέροντα Προλεγόμενα περί εθνικού ελληνικού δράματος, και δύο χρόνια αργότερα το Κυψελίδαι. Και τα δύο έργα δεν είχαν την πορεία που θα επιθυμούσε ο συγγραφέας τους, αφού εστάλησαν στους ποιητικούς διαγωνισμούς της εποχής, χωρίς να αποσπάσουν κάποια τιμητική διάκριση.

Ύστερα από την περάτωση των σπουδών του στη Γερμανία και την ανάδειξή του σε διδάκτορα της φιλοσοφίας, ο Βερναρδάκης επιστρέφει το 1861 στην Αθήνα και αναλαμβάνει καθηγητής της ιστορίας στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Συγγράφει έργα ιστορικού, φιλολογικού και εκκλησιαστικού περιεχομένου και ταυτόχρονα ασχολείται με τη συγγραφή θεατρικών έργων και το ανέβασμά τους στη σκηνή.

Το 1865 ο Βερναρδάκης ιδρύει δική του θεατρική σκηνή και ανεβάζει το έργο του Μαρία Δοξαπατρή, το οποίο το ελληνικό κοινό δέχτηκε με μεγάλο ενθουσιασμό γιατί ικανοποιούσε την ανάγκη της εποχής του για ρεπερτόριο με ελληνικά έργα. Η επιτυχία αυτή τον ενθαρρύνει ώστε να συνεχίσει τη συγγραφή και να γράψει ένα άλλο θεατρικό έργο, την Μερόπη, το οποίο είχε επίσης μεγάλη θεατρική επιτυχία. Συνεχίζει με τη δημοσίευση του θεατρικού έργου Ευφροσύνη (1876), που είχε ανάλογη υποδοχή από το κοινό, και αρκετά αργότερα (1893) τη Φαύστα. Αυτό το τελευταίο θεωρείται το αποκορύφωμα της προσφοράς του στα Γράμματά μας. Το έργο, που η υπόθεσή του τοποθετείται στα 326 μ.Χ., είχε πρωτοφανή θεατρική επιτυχία στην εποχή του και οι κριτικές υπήρξαν γι’ αυτό διθυραμβικές.

Η θεατρική όμως παρουσία του Βερναρδάκη δεν ήταν το ίδιο επιτυχημένη στη συνέχεια. Τα έργα που ακολουθούν, Αντιόπη (1896) και Νικηφόρος Φωκάς (1903) γίνονται αρνητικά δεκτά από κοινό και κριτικούς, αναγκάζοντας τον Βερναρδάκη να αποσυρθεί πικραμένος οριστικά από τη θεατρική συγγραφή.

Ο Βερναρδάκης, παράλληλα με τη συγγραφή, συμμετέχει και  στους γλωσσικούς αγώνες της εποχής. Στα 1882 δημοσιεύει το κριτικό δοκίμιο Ψευδαττικισμού έλεγχος (1884), μια απάντηση - ανασκευή των γλωσσικών απόψεων του καθηγητή Κ. Κόντου, ο οποίος στο δοκίμιο του Γλωσσικές παρατηρήσεις, είχε  υπερασπιστεί την αρχαΐζουσα γλώσσα. Ο Βερναρδάκης με το έργο του αυτό, παρόλο που ο ίδιος έγραφε στην καθαρεύουσα, εναντιώθηκε στον ψυχρό σχολαστικισμό της εποχής και υποστήριξε την αξία της δημοτικής γλώσσας. Σημειώνει χαρακτηριστικά: «Κρηπίς και βάσις της ημετέρας γλώσσης στερεά και αμετακίνητος έπρεπε να είναι πάντοτε αυτή η ζώσα γλώσσα του χάριτι θεία ζώντος υπάρχοντος ελληνικού έθνους, όχι η αρχαία ελληνική, ήτις είναι νεκρά και νεκρών γλώσσα […]». Και προτείνει: «Ό,τι καθ’ ημάς έπρεπε να μετεγχυθή ούτως ειπείν εις την σημερινήν του έθνους γλώσσαν εκ της αρχαίας, ήτο κυρίως μεν κατά πρώτον λόγον το πνεύμα αυτής, η υφή του λόγου και η σύνταξις, καθ’ όσον ενεχώρει, είτα δ’ αι λέξεις, όσων είχομεν απαραίτητον χρείαν, διότι δεν υπήρχον εν τη δημώδει είτε αυταί, είτε άλλα συνώνυμοι. Το τυπικόν της αρχαίας έπρεπε να μείνει βαθύτατα και εις τον αιώνα τον άπαντα θαμμένον εις τα σπλάχνα της γης».

Το συνολικό έργο του Βερναρδάκη ήταν μεγάλο σε όγκο. Έγινε γνωστός κυρίως χάρη στα έμμετρα δράματά του, με τα οποία θέλησε δημιουργήσει ένα ρομαντικό ελληνικό θέατρο, επηρεασμένος από τον Σαίξπηρ, την ελληνική μυθολογία και την ελληνική ιστορία. Εκτός από θεατρικά έργα, μετέφρασε και σχολίασε τραγωδίες του Ευριπίδη (Φοίνισσαι, Εκάβη, Ιππόλυτος, Μήδεια) αλλά θεωρείται μάλιστα ένας από τους σημαντικότερους εκπροσώπους του ιστορικού δράματος στην Ελλάδα. Τα έργα του αν και είχαν μεγάλη επιτυχία στην εποχή τους, ξεχάστηκαν γρήγορα κυρίως λόγω της καθαρεύουσάς τους.

Η πανεπιστημιακή καριέρα του Βερναρδάκη έληξε άδοξα στις 27 Αυγούστου 1869, όταν αναγκάστηκε σε παραίτηση λόγω των συνεχιζόμενων φοιτητικών αντιδράσεων (Βερναρδάκεια), τις οποίες ο ίδιος απέδωσε σε συμπαιγνία των πανεπιστημιακών του αντιπάλων και της τότε πολιτικής εξουσίας. Το 1882 επέστρεψε πάλι στο Πανεπιστήμιο, για να παραιτηθεί ένα χρόνο αργότερα και να αποσυρθεί οριστικά στην Μυτιλήνη, ζώντας απομονωμένος από τους άλλους λογίους μέχρι το θάνατό του.