Ông tên thật là Nguyễn Quốc Dũng, sinh năm 1951 tại Thái Lan. Năm 1954, khi Quốc Dũng 3 tuổi, gia đình ông hồi hương trở về Việt Nam. Năm 10 tuổi, Quốc Dũng vào học tại trường Quốc gia Âm nhạc ở Sài Gòn và năm 16 tuổi ông tốt nghiệp thủ khoa môn nhạc pháp Tây phương. Sau khi đỗ Tú tài 2, Quốc Dũng vào học tại Viện Đại học Vạn Hạnh.

Đam mê âm nhạc từ nhỏ, 15 tuổi Quốc Dũng đã trình diễn mandolin trên truyền hình trong dàn nhạc đại hòa tấu. Bản nhạc đầu tiên của Quốc Dũng được ông viết khi mới 11 tuổi. Nhưng đó chỉ là một nhạc phẩm không lời. Phải đến năm 17 tuổi ông mới hoàn chỉnh bản nhạc đó thành ca khúc đầu tay Em đã thấy mùa xuân chưa. Sau đó ông viết nhiều ca khúc nổi tiếng khác như Mai, Đường xưa, Cơn gió thoảng, Chuyện ba người, Còn mãi nơi đây, Điệp khúc mùa xuân, Thoát ly, Hoang vắng...

Vào những năm đầu thập niên 1970, khi phong trào nhạc trẻ phổ biến ở miền Nam Việt Nam, Quốc Dũng cùng Nguyễn Trung Cang và Lê Hựu Hà là những nhạc sĩ đầu tiên Việt hóa nhạc trẻ, bắt đầu soạn các ca khúc nhạc trẻ bằng tiếng Việt. Khi đó ông cùng với Thanh Mai tạo thành một đôi song ca nổi tiếng. Với khả năng sáng tác, biểu diễn và sử dụng mandolin, guitar, piano, trống, bass, keyboard, organ, Quốc Dũng là một trong những gương mặt tiêu biểu của nhạc trẻ thời đó.

Sau 1975, Quốc Dũng chọn ở lại Việt Nam và kết hôn lần thứ hai với ca sĩ Bảo Yến khi ông làm biên tập, hòa âm phối khí cho Đài truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh[1].

Năm 2005, Trung tâm Thúy Nga thực hiện DVD Paris By Night 78: Đường xưa, giới thiệu dòng nhạc của ba nhạc sĩ Quốc Dũng, Châu Kỳ và Tùng Giang.

Ngoài vai trò nhạc sĩ, Quốc Dũng còn là diễn viên, từng đóng vai nam chính trong bộ phim Trường tôi của đạo diễn Lê Dân.