Родился в селе Даниловка Харьковской губернии в семье богатого украинского помещика. Рано потеряв отца, воспитывался матерью, Екатериной Купчиновой, образованной женщиной, талантливой музыкантшей. В возрасте двенадцати лет был принят в Московский дворянский институт, гуманитарное направление которого способствовало развитию литературных способностей будущего писателя. В 1846 окончил институт и поступил в Петербургский университет на камеральное отделение юридического факультета, изучал экономические и естественные науки, не оставляя литературных занятий. В 1850 заканчивает университет и в течение семи лет находится на службе в Министерстве народного просвещения. По долгу службы много ездил по разным губерниям, одновременно изучая историю и этнографию России. Впечатления от поездок найдут свое отражение в его творчестве. Данилевский активно посещает литературные салоны Москвы и Петербурга, знакомится с самыми разными писателями и издателями. Особое значение для Данилевского имело его знакомство с Гоголем, которого он боготворил. Обращается к украинской национальной культуре, исследует жизнь и творчество поэта и философа XVIII века Г.Сковороды, пишет на эти темы статьи. Наконец оставляет службу в Петербурге и уезжает на родину. В 1857 женится на Ю.Замятиной, дочери местного помещика. Работая выборным от дворян (в период подготовки реформы) в Комитете по улучшению быта крестьян, получает богатый материал о жизни крепостных и их взаимоотношениях с помещиками. Появляется его рассказ "Сорокопановка"(1859), очерк "Пенсильванцы и каролинцы" (1860). В 1862 и 1863 в журнале "Время" были опубликованы романы Данилевского "Беглые в Новороссии" и "Воля" ("Беглые воротились"), принесшие ему широкую литературную известность. В 1869 Данилевский возвращается в Петербург, становится членом Совета по делам печати и редактором официальной газеты "Правительственный вестник". Дослужился до чина тайного советника. С конца 1870-х целиком переходит к темам русской истории. В 1888 - 89 пишет роман "Черный год" ("Пугачевщина"). Наиболее известны его исторические романы: "Мирович" (1879), "Княжна Тараканова" (1883), "Сожженная Москва" (1886).

Умер Данилевский 6 декабря (18 н.с.) 1890 в Петербурге. Похоронен в селе Пришиб Харьковской губернии.