Σύμφωνα με τον βυζαντινό λεξικογράφο Σουΐδα (10 μ.Χ. αιώνα), ο Διονύσιος ήταν γεννημένος στην Αθήνα, βαθύς γνώστης των φιλοσοφικών συστημάτων και εξαίρετος ρήτορας. Σπούδασε στην Αθήνα και έπειτα στην Ηλιούπολη της Αιγύπτου. Στο τέλος του 5ου μ.Χ. αιώνα, εμφανίστηκαν συγγράμματα που ανήκαν σ' αυτόν. Αυτά είναι δέκα επιστολές και τέσσερις πραγματείες. Θεωρούνται όμως γενικά ως ψευδεπίγραφα.

Κατά την παράδοση ο Διονύσιος χειροτονήθηκε και έγινε ο πρώτος επίσκοπος της εκκλησίας των Αθηνών, είναι δε και ο πολιούχος της πόλης (γιορτάζεται στις 3 Οκτωβρίου). Επίσης, σύμφωνα με την παράδοση υπέστη μαρτυρικό θάνατο στη φωτιά γύρω στο 96 μ.Χ.