Дмитрий Биленкин родился и жил в Москве. Закончив в 1958 г. геологический факультет МГУ, геохимик он участвовал в геологических экспедициях в Кызыл-Кумы, Бет-Пак-Далу, Забайкалье, работал в Средней Азии и Сибири.

С 1959 г. Биленкин меняет профессию, став научным журналистом, работал в редакции газеты «Комсомольская правда», позднее – в журнале «Вокруг света».

Первый научно-фантастический рассказ Биленкина «Откуда он?» появился на страницах «Техники молодежи» в 1958 г. На клумбе у дачника вырастает цветок, занесённый из космоса, но изучить невиданное растение не удаётся – юный хулиган ночью вырвал его с корнем.

В 1959 г. были опубликованы новые рассказы молодого фантаста: «Зримая тьма» (о даре видеть инфракрасные лучи), «Усилитель памяти» (о необыкновенной памяти) и «Гость из Девона». Уже в ранних рассказах проявилось умение Биленкина составить добротный сюжет, найти нетривиальный ход в разработке известной темы или ситуации.

В 1960-1963 гг. в «Комсомольской правде», «Пионерской правде», в других периодических изданиях стали появляться небольшие рассказы Биленкина: «Гость из времени», «Последняя попытка», «На изгибе пространства», «Грозная звезда» (описан релятивистский эффект при полетах к звёздам), «Время невидимок»...

В 1964 г. его рассказы были включены в «Библиотеку путешествий и фантастики» (приложение к журналу «Сельская молодежь»), и с тех пор там ежегодно публиковалось несколько новых рассказов Биленкина. Тогда же определились доминирующие в творчестве писателя жанровые формы – рассказ и лаконичная повесть. В начальном периоде творчества его интересуют новейшие научно-технические открытия, технологии, выход человека в космос, где часто разворачивается действие его рассказов и повестей, а в основе их сюжетов лежат, преимущественно, научно-фантастические гипотезы: эффекты, которые оказывает гравитация, сверхсветовые скорости. Космический антураж в его произведениях зачастую используется как своего рода испытательный полигон для человека.

Рассказам Биленкина 70-х гг. присущи острота и психологизм... Так, рассказ «Операция на совести» (1979) – попытка создания идеальной антиутопии посредством поголовного «стирания совести» в мозгу детей. «Проба личности» (1978) – описание нравственного суда над «реконструированной» личностью Ф. Булгарина в школе будущего.

Особой темой в творчестве Биленкина стоит проблема контакта с инопланетным разумом («Опасность спокойствия», 1965; «Давать и брать», 1973; «Мера предосторожности», 1974; «Шёл человек по грибы», 1981; «Контакт на уровне», 1991).

В конце 1960-х – начале 1970-х гг. Биленкин стал общепризнанным мастером научной фантастики. В этот период выходят сборники произведений писателя: «Марсианский прибой» (1967), «Ночь контрабандой» (1971), «Проверка на разумность» (1974).

Особый успех Биленкину принес цикл повестей о психологе-интеллектуале Полынове – герое-«сверхчеловеке» близкого будущего, чьи подвиги обусловлены не уникальными физическими данными, оружием и воинским искусством, а интеллектом и знанием психологии («Десант на Меркурий», 1967; «Космический бог», 1967; «Конец закона», 1980). К этому циклу также примыкает повесть «Сила сильных» (1985), в которой действует потомок Полынова.

Биленкин создал запоминающиеся образы иных миров и их первооткрывателей. Марсианская тема отражена в ряде рассказов: песчаные волны Марса в «Марсианском прибое» (1966), марсианские альпинисты – в «Снегах Олимпа» (1975). Биленкин создаёт ледяную планету («Ничего, кроме льда», 1974), вулканическую («Сокровищах Нерианы», 1975)...

Нередко Биленкин обращался к вопросам экологии (рассказы «Художник», 1967; «Догнать орла», 1973; «Здесь водятся проволоки...», 1981; «Чара», 1969; «Давление жизни», 1970, «Уик-Энд», 1991).

Впрочем, произведениям Биленкина не чужд и искрящийся юмор («Сберкасса времени», 1967; «Как на пожаре», 1968; «Гол в свои ворота», 1969; «Адский модерн», 1971; «Не бывает», 1974; «Выручайте, Мих. Мих.!», 1974; «То-то же», 1980; «Существует ли человек?», 1985; «Ремонт электронов», 1986).

Биленкин участвовал вместе с Аграновским, Ярославом Головановым, Комаровым и художником Павлом Буниным в создании произведений под коллективным псевдонимом «Павел Багряк». Перу Багряка принадлежит цикл фантастических детективов «Пять президентов» и, связанный с ним общими героями, роман «Синие люди».

Помимо яркого следа в научной фантастике, Биленкин внёс значительный вклад в литературную критику и публицистику, пропаганду фантастики как жанра. Он автор многих статей, обзоров, рецензий, член редколлегии сборника «НФ», участвовал в «Аэлите-83». Биленкин был одним из руководителей семинаров молодых фантастов при Московской писательской организации и Всесоюзного семинара в Малеевке, а затем в Дубултах.

Писатель стал лауреатом премии «Аэлита» (1988, приз имени И.А. Ефремова). Произведения Биленкина переведены на английский, немецкий, польский, французский, вьетнамский, японский языки.

В период с 1976 по 1981 гг. следуют переводы издательством Macmillan и издание на английском языке в США ряда рассказов Биленкина («Его Марс», «Город и Волк» о возможности «пересадки» человеческого разума животному, «Гениальный дом», «Однажды ночью», «Проба личности»). В СССР в 1980-е годы издаются сборники «Снега Олимпа» (1980), «Лицо в толпе» (1985), «Сила сильных» (1986), «Приключения Полынова» (1987).

Биленкину всегда претила халтура, в изобилии произрастающая на фантастической ниве. Прямо, без уверток, он высказывал не раз своё мнение, и, быть может, это стоило ему обширного инфаркта в 1983 г. Врачи запретили Дмитрию Александровичу работать, но без работы он не мыслил своего существования. Летом 1987 г. Дмитрия Александровича не стало.

С.В., 09.01.2007