Д. Благоев родился в семье крестьянина-бедняка в Македонии. Учился в Петербургском университете. В 1883 году создал в Петербурге социал-демократическую группу – одну из первых в России. «Группа Благоева» объединяла около 30 человек (преимущественно студентов) и поддерживала связь с женевской группой «Освобождение труда». Она основала 15 рабочих кружков и издала два выпуска первого социал-демократического издания в России — нелегальной газеты «Рабочий». В 1885 году был арестован и выслан в Болгарию, где стал пропагандистом идей научного социализма; перевёл на болгарский язык I том «Капитала» Маркса. В 1891 году под руководством Благоева была создана болгарская социал-демократическая партия. Возглавляя её революционное крыло, он вместе с Г. Кирковым, Г. Георгиевым и др. в 1903 году порвал с реформистами («широкими») и основал революционную марксистскую партию «тесняков». «Тесняки» придерживались революционных позиций, сходных с идеями Ленина и участвовали в борьбе левого крыла против ревизионистского руководства Второго Интернационала.
Будучи интернационалистом, Благоев развивал идеи социалистической Балканской федерации. Он возглавлял делегации «тесняков» на балканских социалистических конференциях в Белграде (1910 г.) и Бухаресте (1915 г.), на которых выступал против попыток империалистов стравить балканские народы между собой. В 1910 году Благоев возглавлял делегацию тесных социалистов на 8-м конгрессе Второго Интернационала в Копенгагене. В годы Первой мировой войны Благоев выступал против империалистической войны и социал-шовинизма. Являясь (с 1902 г.) депутатом Народного собрания Болгарии, Благоев, равно как и вся фракция тесных социалистов, голосовал в октябре 1914 года против военных кредитов для правительства и выступал против участия страны в войне.
В 1917 он приветствовал Октябрьскую революцию и занимался пропагандой опыта большевиков. В период революционного подъёма в Болгарии, вызванного Октябрьской революцией, партия тесняков, руководимая Благоевым, порвала со II Интернационалом и участвовала в создании III, Коммунистического Интернационала. Благоев был инициатором преобразования партии тесняков в Коммунистическую партию Болгарии в 1919 году.
Благоев является автором ряда работ, посвящённых теории марксизма, истории болгарского и русского революционного движения.
Умер 7 мая 1924 года. Похороны Благоева сопровождались тридцатитысячной демонстрацией.