Родился в Санкт-Петербурге.

Учился в Тенишевском коммерческом училище. Окончил Горный институт в Петрограде. Геолог, палеонтолог.
С 1 февраля 1933 - Член-корреспондент АН СССР по Отделению математических и естественных наук. С 30 ноября 1946 - академик АН СССР по Отделению геолого-географических наук (геология и палеонтология). Почетный член АН Туркменской ССР (1951). Профессор институтов Петрограда – Ленинграда, Ташкента, Свердловска.

В декабре 1917-1918 - первый председатель исполкома Челкарского уездного совдепа Тургайской области.
Коллектор, геолог, старший геолог Геологического комитета.
Научный сотрудник в Институте геологических наук АН СССР, лаборатории озероведения.
Председатель Президиума Туркменского филиала АН СССР
Научный сотрудник Лаборатория геологии угля Института геологических наук АН СССР.
Председатель технического совета Министерства геологии СССР и Межведомственного стратиграфического комитета.

Вел исследования в Средней Азии, на Урале, Памире, в Восточной Турции, в бассейне р. Дон.

Герой Социалистического Труда (1963).

Награжден золотой медалью им. А.П.Карпинского за совокупность научных трудов и исследований в области геологии, продолжающих и развивающих идеи академика А.П.Карпинского (1948 г.). Лауреат Ленинской и Государственной премии СССР.

Основные результаты научной деятельности:
Палеонтологические и стратиграфические исследования.
Фауна и стратиграфия девона и нижнего карбона.

Труды Наливкина - 495 назв., из них – 58 ред., 6 рец., 4 реф.);

Умер в Ленинграде.

О нем:
Наливкин В.Д. Дмитрий Васильевич Наливкин / Отв. ред. Б. С. Соколов. Л., 1987. 277 с.

В честь него названы: Ископаемые животные (59);
Древние сообщества организмов (1);
Географические и геологические объекты (6) и научное судно "Геолог Дмитрий Наливкин" (с 1985).