Ο Άγιος Διονύσιος καταγόταν από την πόλη των Αθηνών. Έζησε και μαρτύρησε τα χρόνια που αυτοκράτορας ήταν ο Δομετιανός. Διακρίθηκε για τη φιλοσοφική του κατάρτιση και τη βαθιά του καλλιέργεια.
Ο Άγιος Διονύσιος αρχικά ήταν ειδωλολάτρης και μέλος της Βουλής του Αρείου Πάγου. Το κήρυγμα όμως του Αποστόλου Παύλου άγγιξε την παιδευμένη και ευαίσθητη ψυχή του και βαπτίσθηκε. Αργότερα διαδέχθηκε στον επισκοπικό θρόνο των Αθηνών τον ευσεβή Ιερόθεο. Επιβραβεύθηκε από το θεό για τη χριστιανική του δράση με το χάρισμα να επιτελεί θαύματα.
Περιόδευσε σε πολλά μέρη της Δύσης, όπου κήρυξε τον ευαγγελικό λόγο και ερμήνευσε τις ιερές γραφές. Όταν έφθασε στο Παρίσι συνελήφθη και αργότερα αποκεφαλίσθηκε. Μαζί του μαρτύρησαν και δύο μαθητές του, ο Ρουστικός και ο Ελευθέριος. Ο ηγεμόνας της περιοχής έδωσε εντολή να μη θάψει κανείς τα άγια λείψανα των μαρτύρων, όμως κάποιοι χριστιανοί τα φύλαξαν και όταν δεν υπήρχε πλέον φόβος τα ενταφίασαν με τιμές. Υπάρχει, βέβαια, και η θεωρία ότι ο Άγιος Διονύσιος ο Αρεοπαγίτης δε μαρτύρησε στο Παρίσι.