Дослідник народився 27 травня 1843 року на Новгород-Сіверщині. Юрист за фахом, він на початку 1870-х років захопився археологією Подесення. Протягом 1871–1872 років Дмитро Самоквасов оглянув понад 30 укріплених городищ Новгород-Сіверського Полісся. Деякі з них спорудили слов’яни, поблизу них розташовувались курганні некрополі. Інші городища (як-от Юхновське) були зведені ще у 6–2 століттях до н.е. – у «скіфські часи» (ранню залізну добу).

Розкопки Дмитра Самоквасова деяких з цих городищ у 1873–1876 роках та у 1890-х роках привернули увагу Московського археологічного товариства. Воно виділило досліднику кошти на дослідження подібних археологічних пам’яток у басейнах річок Десна, Сейм і Сула. На думку Дмитра Самоквасова, у цьому регіоні у 8–12 століттях мешкали літописні сіверяни – велике східнослов’янське племінне об’єднання.

Дмитра Самоквасова цікавили питання етногенезу слов’ян, формування давньоруської державності та її правової основи, виникнення та розвиток давньоруських міст. Наявність численних городищ у Подесенні, на думку Самоквасова, свідчила про існування там у ранньому середньовіччі організованого суспільства, знахідки монет – про активні торгівельні контакти з іншими народами, різні розміри та ступінь багатства інвентарю курганних поховань – про соціально-майнове розшарування суспільства.

Припущення Самоквасова про існування у Подесенні окремої «сіверянської землі» підтвердила сучасна українська археологія, яка визначила Полтавщину, Сумщину та Чернігівщину зоною поширення пам’яток слов’янської роменської археологічної культури 8–12 століть. Пам’ятками цієї культури є укріплені городища, неукріплені селища та курганні могильники з кремаційними похованнями, що супроводжуються ліпним посудом, залізними знаряддями праці, бронзовими та срібними прикрасами, кам’яним і скляним намистом тощо.

Дмитра Самоквасова вважають автором методики археологічних розкопок. Він розробив її на підставі свого особистого досвіду, набутого під час багаторічних археологічних розкопок численних курганів різних історичних епох (від бронзи до пізнього середньовіччя) Катеринославщини, Київщини Полтавщини, Сумщини, Черкащини, Чернігівщини. Самоквасов також першим створив періодизацію курганів України ранньої залізної доби, поділивши їх на кіммерійські, скіфські, сарматські, слов’яноруські та «татарські».

Найвідомішим з курганів, досліджених Самоквасовим, стала чернігівська Чорна Могила. Там у 1872–1873 роках виявили три кремаційні поховання, а у верхній частині насипу – залишки шоломів, кольчуг, мечів, знарядь праці, прикрас і три золоті візантійські монети другої половини 10 століття. Найвідомішими знахідками з цього кургану є два турячі роги, окуті срібними карбованими пластинами.

1872 року Самоквасов розкопав у Чернігові на Болдиній горі два великі кургани Гульбище та Безіменний, датовані арабськими монетами кінця 9 століття. Там він також виявив чимало речових знахідок.

Дмитро Самоквасов вважав ці багаті чернігівські кургани належними слов’янським князям, а не варягам-скандинавам.

У 1872–1878 роках у «землі сіверян» (на Чернігівщині, Полтавщині та Сумщині) Самоквасов також дослідив чимало курганів 9 – початку 11 століть, що належали пересічним мешканцям і князівським дружинникам, зокрема некрополь літописного міста Бохмач (нині Бахмач на Чернігівщині).

Кілька курганів скіфського часу Самоквасов у 1888–1889 роках розкопав поблизу села Аксютинці у Посуллі.

Дмитро Самоквасов досліджував археологічні пам’ятки і на Правобережжі Дніпра – на Київщині та Черкащині. Під час роботи у Києві 1874 року ІІІ Археологічного з’їзду він розкопав кілька курганів Китаївського могильника 9–10 століть. 1876 року поблизу села Яблунівки на Білоцерківщині Самоквасов дослідив курган скіфського часу зі впускним пізньокочівницьким похованням із золотою візантійською монетою 12 століття. Того ж 1876 року поблизу села Пекарі на Канівщині Самоквасов розкопав ділянку Княжої Гори – городища літописного міста Родень. У 1877 та 1890 роках Самоквасов досліджував кургани доби бронзи, 9–12 століть і пізньокочівницькі, розташовані поблизу Переяслава на Київщині, сіл Гамарні, Рижанівки та Росави на Черкащині.

1908 року Самоквасов взяв активну участь у підготовці та проведенні у Чернігові XIV Археологічного з’їзду. Під час його роботи дослідник провів демонстраційні розкопки курганів на Болдиній горі та на березі річки Стрижень.

Частину свого археологічного зібрання Дмитро Самоквасов заповів Музею Чернігівської вченої архівної комісії. Нині ці артефакти зберігаються у Чернігівському історичному музеї імені Василя Тарновського.