Сергей Донатович Довлатов родился 3 сентября 1941 года в Уфе, куда родителей эвакуировали во время войны, в семье театрального режиссера Доната Исааковича Мечика (1909-1995) и литературного корректора Норы Сергеевны Довлатовой (1908-1999). В 1944 году семья вернулась в Ленинград. Вскоре отец Сергея Довлатова Донат Исаакович ушёл из семьи. Общались они редко, в основном посредством записок.
В 1959 году Довлатов поступил на филологический факультет Ленинградского государственного университета имени Жданова (кафедра финского языка). Во время учёбы подружился с молодыми ленинградскими поэтами Евгением Рейном, Анатолием Найманом, Иосифом Бродским. Однако университет пришлось покинуть после двух с половиной лет обучения (отчислен со второго курса за неуспеваемость).
С 1962 по 1965 год Сергей Довлатов служил в армии, в системе охраны исправительно-трудовых лагерей на севере Коми АССР. После демобилизации поступил на факультет журналистики ЛГУ, в то же время работая журналистом в многотиражке Ленинградского кораблестроительного института «За кадры верфям». Начал писать рассказы. Входил в ленинградскую группу писателей «Горожане» вместе с В. Марамзиным, И. Ефимовым, Б. Вахтиным и др. Одно время работал личным секретарем у писательницы Веры Пановой.
В 1972-1975 гг. жил в Таллинне, работал корреспондентом газет «Советская Эстония» и «Вечерний Таллин». В 1976 г. вернулся в Ленинград, был принят в штат журнала «Костер». Писал рецензии для литературных журналов «Нева» и «Звезда». Работал экскурсоводом в Пушкинском заповеднике под Псковом (Михайловское).
Писал прозу, но из многочисленных попыток напечататься в советских журналах ничего не вышло. Набор его первой книги был уничтожен по распоряжению КГБ. С конца 60-х Довлатов публикуется в самиздате, а в 1976 году некоторые его рассказы были опубликованы на Западе в журналах «Континент», «Время и мы», за что был исключен из Союза журналистов СССР.
В 1978 году из-за преследования властей Довлатов эмигрировал в Вену, а затем переселился в Нью-Йорк. Издавал «лихую» либеральную эмигрантскую газету «Новый американец», с 1980-го по 1982-й был ее главным редактором. Одна за другой выходят книги его прозы — «Невидимая книга» (1978), «Соло на ундервуде» (1980), повести «Компромисс» (1981), «Зона» (1982), «Заповедник» (1983), «Наши» (1983) и др. К середине 80-х годов добился большого читательского успеха, печатался в престижном журнале «New-Yorker», став вторым после Владимира Набокова русским писателем, печатавшимся в этом солидном издании.
За двенадцать лет жизни в эмиграции издал в общей сложности двенадцать книг, которые выходили в США и Европе. В СССР писателя знали по самиздату и авторской передаче «Писатель у микрофона» на радио «Свобода«.
Довлатов был официально женат дважды. От первого брака с Асей Пекуровской у него осталась дочь Мария (р. 1970 г.). Двое детей — Екатерина (р. 1966 г.) и Николай (р. 1984 г.) — от второй жены Елены Довлатовой. Дочь Александра (р. 1975 г.) — от гражданской жены Тамары Зибуновой.
Сергей Довлатов умер в возрасте 49 лет 24 августа 1990 года от сердечной недостаточности, в машине скорой помощи по дороге в больницу. Похоронен в Нью-Йорке на кладбище «Маунт Хеброн» (Mount Hebron Cemetery).
