Дилором Агзамовна Алимова родилась 25 мая 1948 года в Ташкенте в семье узбекской интеллигенции. Её отец, Агзам Алимов родился в 1903 году в Ташкенте, окончил новометодную школу и в возрасте 17 лет поступил на рабфак САГУ (ныне — Национальный университет Узбекистана, сокращено — НУУз), по окончании которого в 1923 году начал работу в должности инструктора уездного отдела народного образования.
В последующие годы занимал руководящие должности в различных учреждениях Узбекистана. Мама, Рахбарнисо Гуломова (в замужестве — Алимова), родилась в 1908 году, сестра известного узбекского поэта и писателя Гафур Гуляма, получила образование в новометодной школе, затем обучалась в женском педагогическом техникуме при Инспекции народного образования города Ташкента.
В 1927 году поступила учиться в САКУ (Средне-Азиатский коммунистический университет), работала в газете «Ёш ленинчи» (ныне — «Туркистон» ), а затем в учреждениях культпросвещения республики.Дилором Алимова замужем, имеет двух детей и 6 внуков. Её супруг известный ученый-физик, академик АН РУз Сагдулла Бахрамов.ОбразованиеД. А. Алимова в 1966 году после окончания 91-й средней школы города Ташкента поступила на исторический факультет Ташкентского Государственного университета (НУУз). Её учителями были именитые историки: М. Е. Массон, О. М. Ташмухамедов, А. Нуритов, С. Б. Лунина, З. И. Усманова.
В студенческие годы принимала участие в работе экспедиции ЮТАКЭ, а таккже являлась членом СНАК.
В 1971 году окончила университет по специальности «историк-археолог» , защитив выпускную дипломную работу на тему «Крепостная стена Канки» .
В 1980 году защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата исторических наук под руководством профессора Б. В. Лунина на тему: «Историография решения женского вопроса в Узбекистане (1917—1941 гг.)» .
В 1991 году состоялась защита докторской диссертации на тему: «Женский вопрос в советской историографии Средней Азии (20 — 80-е годы)» .
В 2001 году получила звание профессора.