Năm 19 tuổi, Đoàn tình nguyện vào Quân đội nhân dân Việt Nam. Năm 1965, ông tốt nghiệp khóa sĩ quan pháo binh tại học viện quân sự. Trong thời gian đi học, ông mua được chiếc máy ảnh Feddeka do Nga sản xuất từ một người bạn cùng lớp và tự học chụp ảnh.

Năm 1967, Đoàn bắt đầu sử dụng những bức ảnh của chính mình đính kèm với những bài viết mà ông viết cho tờ báo chính trị. Cấp trên nhận thấy sở thích chụp ảnh của Đoàn bèn cấp cho ông một chiếc máy ảnh Praktica của Đức. Về sau ông tình nguyện chi viện cho mặt trận miền Nam theo đường mòn Hồ Chí Minh từ năm 1970 đến năm 1973.[1] Ông từng là phóng viên ảnh cho Thông tấn xã Việt Nam.[3]