Geboren in einer wohlhabenden Familie in der Nähe von Wien, aufgewachsen in Wien.

1914 begann er an der Universität Wien ein Jura-Studium, wurde im gleichen Jahr eingezogen und geriet 1916 in russische Kriegsgefangenschaft. Diese Zeit, in der er schriftstellerisch zu arbeiten begann, verbrachte er in verschiedenen russischen Lagern, zuletzt in der Nähe von Novosibirsk. 1920 kehrte er nach Wien zurück.

An der Wiener Universität studierte er Geschichte und promovierte mit der Arbeit "Zur bürgerlichen Geschichtsschreibung in Wien während des 15. Jahrhunderts".

Bis 1928 wohnte Doderer bei seinen Eltern, dann zog er in eine Wohnung in Döbling. Er heiratete in diesem Jahr Gusti Hasterlik, vier Jahre später trennten sich beide.

1933 trat Doderer aus opportunistischen Gründen der NSDAP bei; er dachte, dass er so mehr Chancen hätte, seine Arbeiten in Deutschland zu veröffentlichen. 1936 zog Doderer nach Deutschland, trat der deutschen NSDAP bei, distanzierte sich aber bald vom Nationalsozialismus. Nach dem Kriegsende geriet Doderer in Norwegen in Kriegsgefangenschaft.

Nach dem Krieg bekam Doderer Schwierigkeiten mit seiner vergangenen Sympathie für die Nationalsozialisten, was seinen literarischen Durchbruch verzögerte. Mit 55 Jahren hatte er schließlich Erfolg nach der Veröffentlichung der "Strudlhofstiege".

1952 heiratete er Emma Maria Thoma, die er 1937 kennengelernt hatte, aber sie lebten in getrennten Wohnungen, sie in Landshut, er in Wien. Bei einer Lesung lernte er 1955 die junge Schriftstellerin Dorothea Zeemann kennen, sie wurde seine Geliebte.

Ende 1966 starb Doderer an Darmkrebs.