Родился в аристократической княжеской семье Джавахишвили. Окончил факультет восточных языков Петербургского университета (1899), в 1901—1902 стажировался в Берлинском университете, с 1902 приват-доцент по кафедре армяно-грузинской филологии. Вместе со своим учителем Н. Я. Марром Джавахишвили участвовал в командировке на Синай, где исследовал древнегрузинские рукописи. В 1905 написал работу «Политическое и социальное движение в Грузии в XIX в.», а с 1908 года начал публикацию своего основного труда — «История грузинского народа» (последний, 4-й том вышел посмертно в 1949 г.), оказавшего огромное влияние на грузинскую историческую науку. Одновременно с «Историей» работал над большим числом книг по вспомогательным дисциплинами и источниковедению: «Задачи, источники и методы истории прежде и теперь», т. 1—4, 1916—1926; «Древне-грузинская историческая литература», 1916; «Грузинская нумизматика и метрология», 1925; «Грузинская палеография», 1926; «Грузинская дипломатика», 1926.
В 1917—1918 стал одним из основных деятелей в борьбе за основание Тбилисского университета, в 1919 году избран вторым ректором ТГУ и находился в этой должности до 1926, когда уволен как немарксист в ходе «чисток», последовавших за грузинскими волнениями в августе 1924 г. Одновременно был председателем Грузинского историко-этнографического общества (до 1925). Затем работал над трудами: «История грузинского права» (т. 1—2, 1928—1929), «Экономическая история Грузии» (т. 1—2, 1930—1934), «Основные вопросы истории грузинской музыки» (1938). С 1937 до конца жизни директор Музея им. Шота Руставели и руководитель Мцхетской археологической экспедиции.
Имя Джавахишвили присвоено, помимо ТГУ, также Институту истории АН Грузии. Посмертно удостоен Сталинской премии (1947). Был кавалером ордена Трудового Красного Знамени. Похоронен в парке ТГУ.
