Giai đoạn đầu

Hồng Sơn sinh ra trong một gia đình lao động ở Cầu Giát, huyện Quỳnh Lưu, Nghệ An. Giống như nhiều cầu thủ khác, Hồng Sơn cũng đam mê bóng đá từ nhỏ và đến năm 1995, anh đã cùng đội trẻ của Quỳnh Lưu thi đấu với đội trẻ Sông Lam Nghệ An, khi đó do huấn luyện viên Nguyễn Văn Huy dẫn dắt. Từ đó, anh đã được huấn luyện viên Nguyễn Văn Huy chú ý đến.[4]

Sông Lam Nghệ An

Sau khi trở thành người của SLNA, Dương Hồng Sơn chăm chỉ luyện tập và một năm sau đã cùng với U14 SLNA vô địch toàn quốc. Hai năm sau đó, Dương Hồng Sơn lại cùng những Phan Thanh Hoàn, Chu Ngọc Cảnh, Nguyễn Công Mạnh vô địch U16 toàn quốc.

Với 2 danh hiệu trên, Sơn được chọn vào đội U16 quốc gia.Rất may cho Sơn là khi đó, hầu như toàn đội đều là cầu thủ của SLNA nên cả hai huấn luyện viên cũng là của SLNA: Nguyễn Hồng Thanh và Nguyễn Thành Vinh.

Đã từng có thời gian huấn luyện viên Nguyễn Thành Vinh cho Sơn lên đá trung vệ và hậu vệ bởi thể hình nhỏ bé của anh, nhưng cả hai vị trí này đều không thành công.Sau đó, huấn luyện viên Nguyễn Hồng Thanh đã nói với anh:"Những thủ môn nhỏ bé, nếu chăm chỉ luyện tập, tự tin và có năng khiếu vẫn trở thành những thủ môn tốt".Và từ đó, ông lại đưa Hồng Sơn trở về với vị trí thủ môn.

Năm 2002, Hồng Sơn được ban lãnh đạo đem cho Hà Nội ACB mượn.Sau một mùa bóng thi đấu ở đây, anh đã giúp CLB lên hạng. Trở về với SLNA, ngay trong mùa giải đầu tiên được bắt chính, anh đã để lại một ấn tượng không tốt. Trong một pha thiếu kiềm chế, anh đã đánh cùi chỏ vào cầu thủ Ngọc Thanh của Thể Công.Kết cục, Hồng Sơn bị ban lãnh đạo phạt và đẩy xuống đội trẻ thi đấu.

Hà Nội FC

Năm 2007, SLNA hết hạn hợp đồng với Dương Hồng Sơn, và anh đã từ chối Xi măng Hải Phòng để đến T&T Hà Nội khi đó vừa lên Hạng Nhất. Mặc dù thi đấu chưa được thật sự tốt trong một số trận đầu nhưng kết cục, anh vẫn thi đấu tốt và giúp CLB lên được V-League.

Đội tuyển quốc gia

Dương Hồng Sơn được huấn luyện viên Alfred Riedl gọi cho Asian Cup 2007. Anh đã chơi rất tốt trong các trận tiếp UAE và Qatar, giúp Việt Nam vào tứ kết nhưng đã để thua trước Iraq, đội bóng sau đó đã vô địch giải.

Tại AFF Suzuki Cup 2008, Dương Hồng Sơn được bầu là cầu thủ xuất sắc nhất giải. Anh đã nhiều lần cứu thua cho đội tuyển bóng đá Việt Nam đặc biệt trong các trận tiếp Singapore ở trận lượt về và trận tiếp Thái Lan trong cả hai lượt trận.