Свети Дионисий е роден в Александрия, Египет, в края на II век в заможно семейство на езичници. Получил добро образование и проявявал интерес към религията на родителите си, докато в зряла възраст се запознал с християнството и се покръстил. После се обучавал в прочутата Александрийска школа на християнския учен Ориген, дори след време я оглавил.
По това време християнството, наред с противопоставянето си на езическите религии, трябвало да се справя и с лъжеученията на отклонили се от правилните вярвания християнски еретици. Дионисий се включил в тази борба, писал и съчинения срещу еретиците, както свидетелстват светите отци от следващото поколение. В средата на III век Дионисий бил ръкоположен в свещен сан, а в 248 г. станал епископ на църквата в Александрия. Но тогава дошъл на власт нов император, Деций Траян, останал в историята с масовите гонения срещу християните.
През 249 г. в Александрия започнало голямо преследване от езическата тълпа и стотици християни били нападани, убивани с камъни или изгорени поради отказа им да се отрекат от вярата си. Епископ Дионисий успял да оцелее при това преследване, но през януари 250 г. императорът в стремежа си да върне западналия авторитет на държавната власт издал указ за съдебно преследване на християните по цялата територия на империята. Дионисий бил издирван от управителя Аврелий Апий Савин, затова заедно със свои клирици и други вярващи избягал в либийската пустиня и се укривал там до края на преследването през следващата година. Когато през 252 г. чумна епидемия опустошила Александрия, завърналият се епископ, заедно с други свещеници и дякони, се заел да помага на болните и умиращите, пише БТА.
Преживял подновените преследвания при император Валериан, свети Дионисий през 264 г. се упокоил от трудовете си.