Он родился 3 сентября 1941 года в Уфе, куда в начале войны эвакуировались его родители - ленинградский режиссёр Донат Мечик и актриса Нора Довлатова. В 1944 году семья вернулась в Ленинград. Вскоре родители разошлись, а мать, чтобы прокормить себя и сына, оставила сцену и стала корректором. Первые стихи будущего прозаика напечатали в школьные годы: в 1952 году они появились в газете «Ленинские искры».
После школы Довлатов хотел учиться журналистике, но поступить на выбранную специальность не удалось. Он стал студентом финского отделения филологического факультета Ленинградского государственного университета. В университетском кругу познакомился с Анатолием Найманом и Иосифом Бродским. Через два с половиной года его отчислили за прогулы и неуспеваемость, затем призвали в армию. Службу он проходил во внутренних войсках, охраняя заключённых в республике Коми.
Повседневность заключённых и надзирателей стала одной из тем его прозы. Он писал также о бытовом абсурде, человеческих слабостях и одиночестве, обращался к жизни писателей и литературной среде. В рассказах и повестях суховатый юмор сочетается с точными наблюдениями, а афористичность - с тонкой иронией. Помимо художественной прозы, он создавал литературные рецензии и газетные статьи.
Эмигрантская жизнь заняла важное место в его творчестве. Писатель стал одним из наиболее значимых литераторов третьей волны русской эмиграции и получил мировое признание как мастер малой прозы. Его жизнь завершилась 24 августа 1990 года в Нью-Йорке.