Đơn Dương tên khai sinh là Bùi Đơn Dương, sinh ngày 27 tháng 8 năm 1957 tại Đà Lạt[1]. Anh có một người chị tên Bùi Thị Giang, về sau trở thành vợ của Lê Cung Bắc.

Thuở nhỏ, Đơn Dương học giỏi, từng thi đậu và học ngành dược. Anh từng có thời gian làm tại một xí nghiệp dược phẩm[2]. Tuy nhiên do ham mê điện ảnh nên anh đã bỏ ngang để theo nghệ thuật. Nguyễn Chánh Tín là người dẫn dắt Đơn Dương vào lĩnh vực điện ảnh.[3][4]