Dinu Pillat, fiul poetului Ion Pillat şi al pictoriţei Maria Pillat-Brateş, s-a născut pe 19 noiembrie 1921 la Bucureşti. A făcut clasele primare şi secundare la Liceul Spiru Haret din Bucureşti, debutând cu proze lirice şi critică literară în paginile revistei şcolii, Vlăstarul. Între 1940 şi 1944 a urmat cursurile Facultăţii de Litere şi Filozofie din Bucureşti, unde a cunoscut-o pe viitoarea lui soţie, Cornelia (Nelli) Filipescu. După absolvirea facultăţii a devenit asistentul profesorului G. Călinescu la Catedra de istorie a literaturii române moderne.
Şi-a susţinut teza de doctorat, sub îndrumarea lui G. Călinescu, în 1947, cu studiile Romanul de senzaţie în literatura română din a doua jumătate a secolului al XIX-lea şi Contribuţiuni la biografia lui Ion Pillat. În acelaşi an, în urma unei restructurări pe criterii politice, a fost îndepărtat de la catedră. Între 1950 şi 1956 a lucrat pe un post de casier şi apoi de pontator la cooperativa de praf de sânge „Muntenia". În toamna lui 1956, G. Călinescu a reuşit să-l aducă la Institutul de Istorie Literară şi Folclor, al cărui director devenise, pe un post de cercetător.
Arestat de Securitate în primăvara lui 1959, este anchetat şi inculpat în aşa-numitul „proces al intelectualilor", în „lotul Noica-Pillat"; i se dă o condamnare de 25 de ani muncă silnică şi 10 ani degradare civică pentru „crima de uneltire împotriva ordinii sociale", unul dintre principalele capete de acuzare fiind romanul Aşteptând ceasul de apoi, scris în 1948 şi dat ulterior spre lectură unor cunoscuţi, inculpaţi şi ei în proces. Eliberat din închisoare în 1964, în urma amnistiei generale a deţinuţilor politici, e reîncadrat în acelaşi an la institutul condus de G. Călinescu. În 1975, în urma unei noi restructurări pe criterii politice, este dat afară şi retrogradat pe un post de documentarist la Biblioteca Centrală Universitară.
Bolnav de cancer, moare pe 5 decembrie 1975.
Scrieri publicate. Romane: Tinereţe ciudată (Ed. Modernă, Bucureşti, 1943), Moartea cotidiană (Ed. Vatra, Bucureşti, 1946); aceste două romane, împreună cu Jurnalul unui adolescent, au apărut ulterior într-un singur volum, sub titlul Tinereţe ciudată (Ed. Minerva, Bucureşti, 1984); Aşteptând ceasul de apoi (Ed. Humanitas, Bucureşti, 2010).
Studii şi monografii: Mozaic istorico-literar (EPL, Bucureşti, 1969; ed. a II-a, Ed. Eminescu, Bucureşti, 1971), Ion Barbu (Ed. Tineretului, Bucureşti, 1969), Dostoievski în conştiinţa literară românească (Cartea Românească, Bucureşti, 1976), Itinerarii istorico-literare, ed. de George Muntean (Ed. Minerva, Bucureşti, 1978).
