Ο Διονύσιος Βαρώνος γεννήθηκε το 1929 στον Πειραιά και ολοκλήρωσε τις γυμνασιακές του σπουδές στην Ιωνίδειο Σχολή. Σπούδασε Ιατρική στο Πανεπιστήμιο Αθηνών, όπου έλαβε το πτυχίο του το 1953. Κατά τα έτη 1951-1952 εξελέγη Πρόεδρος του Συλλόγου φοιτητών της Ιατρικής Σχολής, ενώ το 1952-1953 Πρόεδρος της Ενώσεως Σπουδαστών του Πανεπιστημίου Αθηνών. Έλαβε το διδακτορικό του το 1959. Από το 1951 εργαζόταν στο Εργαστήριο Πειραματικής Φαρμακολογίας αρχικά ως βοηθός και στη συνέχεια ως επιμελητής, υφηγητής και τέλος τακτικός Καθηγητής Φαρμακολογίας το 1969. Οργάνωσε τη φαρμακολογία σε σύγχρονες βάσεις και εισήγαγε καινοτόμα κεφάλαια διδασκαλίας, όπως αυτό της φαρμακολογίας της τρίτης ηλικίας και της περιβαλλοντικής φαρμακολογίας. Υπήρξε ο ιδρυτής της Ψυχοφαρμακολογίας στην Ελλάδα. Ήταν μέλος της πρώτης επιτροπής εναντίον του doping που λειτούργησε το 1969 στους πανευρωπαϊκούς αγώνες. Έλαβε το βραβείο Ολυμπιονικών το 1996. Ήταν επίσης μέλος της Royal Society of Pharmacy and Pharmacology, του Ανωτάτου Υγειονομικού Συμβουλίου, της Επιτροπής Ανεπιθύμητων Ενεργειών Φαρμάκων και του Διοικητικού Συμβουλίου του Εθνικού Οργανισμού Φαρμάκων. Εξελέγη Αντιπρύτανης του Πανεπιστημίου Αθηνών και Κοσμήτορας της Ιατρικής Σχολής από το 1980-1982 και μέλος της Συγκλήτου. Το 1997 του απονεμήθηκε ο τίτλος του Ομότιμου Καθηγητή.