Родился 26 марта 1972 в Москве.
Окончил среднюю школу № 444 города Москвы с углублённым изучением математики и прикладной математики, экономический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (1994 год) по специальности "экономическая кибернетика", Российскую экономическую школу с дипломом магистра экономики (1994 год), Университет Дьюка (Северная Каролина, США) с дипломом магистра экономики (1997 год).
С 1994 года - консультант, старший эксперт, генеральный директор, научный руководитель ЗАО "Экономическая экспертная группа", объединившую ряд лиц, связанных с департаментом макроэкономической политики Министерства финансов России.
С 2000 года - эксперт Центра стратегических разработок.
С августа 2000 года - советник Министра экономического развития и торговли Российской Федерации Германа Грефа.
С 2001 года - заместитель Министра экономического развития и торговли Российской Федерации.
Со 2 сентября 2004 года - Председатель Наблюдательного совета ОАО Агентство по ипотечному жилищному кредитованию.
С апреля 2004 года - начальник Экспертного управления Президента Российской Федерации.
С 13 мая 2008 года - помощник Президента Российской Федерации.
С 2007 года - первый вице-президент Российской шахматной федерации (РШФ), курирует в РШФ развитие детских шахмат, пропаганду и улучшение финансового обеспечения развития шахмат в России.
С 2006 года - член правления Российского футбольного союза, руководитель программ развития российского футбола.
19 мая 2008 года назначен также представителем Президента Российской Федерации по делам группы ведущих индустриальных государств и связям с представителями стран, входящих в Большую восьмерку, российским шерпой.
31 декабря 2009 года распоряжением Президента Дмитрия Медведева включён в состав рабочей группы по разработке проекта создания территориально обособленного комплекса для развития исследований и разработок и коммерциализации их результатов.
С 2010 года Дворкович является членом Попечительского совета Фонда "Сколково".
Секретарь Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России.
21 мая 2012 года назначен вице-премьером в правительстве Дмитрия Медведева