Đỗ Nhuận sinh ngày 10 tháng 12 năm 1922, quê ở thôn Hoạch Trạch, xã Thái Học, huyện Bình Giang, tỉnh Hải Dương. Rời Cẩm Bình từ rất nhỏ, Đỗ Nhuận từng sống nhiều năm ở thành phố cảng Hải Phòng, nơi cha ông phục vụ trong đội quân nhạc với vai trò "lính kèn Tây".[2]

Hải Phòng những năm cuối thập niên 1930 là một trong những cái nôi của tân nhạc với những Văn Cao, Lê Thương, Hoàng Quý... Năm 14 tuổi, Đỗ Nhuận tham gia hướng đạo sinh, hát những ca khúc Pháp và châu Âu. Ông cũng tự học âm nhạc dân tộc và biết chơi sáo trúc, tiêu, đàn nguyệt, đàn tứ, đàn bầu. Sau đó, khi âm nhạc cải cách bước đầu nhen nhóm, Đỗ Nhuận cũng bắt đầu tiếp xúc với tân nhạc, học đàn guitar, banjo, kèn harmonica và ghi âm. Sau ông còn học thêm violon, baian với các nhạc công người Nga lưu vong ở Hà Nội.

Năm 1939, Đỗ Nhuận sáng tác ca khúc đầu tay vào tuổi 17, bản "Trưng Vương", nhân ngày kỷ niệm Hai Bà Trưng ở tỉnh Hải Dương.[2] "Trưng Vương" được phổ biến rộng rãi và đã xuất bản ngay trong năm đó. Tiếp theo, từ cảm hứng lịch sử, ông soạn nhiều ca khúc như: "Chim than", "Lời cha già", "Đường lên ải Bắc"... là cơ sở soạn nên vở ca cảnh Nguyễn Trãi - Phi Khanh gồm 3 ca khúc "Chim than", "Lời cha già", "Đường lên ải Bắc" được ông viết trong hai năm 1940, 1941.

Thời gian đó Đỗ Nhuận cũng bắt đầu tham gia hoạt động cách mạng. Năm 1943, vì in và rải truyền đơn tuyên truyền cho cách mạng nên ông bị bắt giam vào nhà lao Hải Dương, rồi đưa lên Hỏa Lò và sau bị đày lên Sơn La.[2] Thời gian trong tù, Đỗ Nhuận đã viết nhiều bài hát cách mạng như: "Chiều tù", "Côn Đảo", "Hận Sơn La", "Tiếng gọi tù nhân", "Viếng mồ tử sĩ", "Du kích ca"...

Sau khi được trả tự do, Đỗ Nhuận tiếp tục sáng tác và hoạt động cách mạng. Ông viết nhiều bài hát và được khá phổ biến thời bấy giờ: "Nhớ chiến khu", "Đường trường vô Nam", "Tiếng súng Nam Bộ", "Bé yêu Bác Hồ", "Ngày Quốc hội"... Trong thời gian chiến tranh, ông có những ca khúc về du kích cùng nhiều nhạc phẩm khác: "Du kích ca", "Đoàn lữ nhạc", "Hành quân xa", "Trên đồi Him Lam", "Chiến thắng Điện Biên", "Tình Việt Bắc", "Lửa rừng", "Tiếng hát đầu quân", "Áo mùa đông", "Đèo bông lau"... Trong số đó phải kể đến "Hành quân xa" với câu hát nổi tiếng "Đời chúng ta đâu có giặc là ta cứ đi" và "Đoàn lữ nhạc" cùng trường ca bất hủ "Du kích sông Thao" vẫn được các ca sĩ nổi tiếng của Sài Gòn về sau trình bày.

Thời kỳ này, có thể nói Đỗ Nhuận đã ảnh hưởng nhiều nhạc sĩ cách mạng khác như Trần Quý, Lê Lan, Doãn Nho... Nǎm 1955, chùm ca khúc Điện Biên Phủ của ông đã được trao giải nhất của Hội Vǎn nghệ Việt Nam. Cho đến nay, giai điệu của bài "Chiến thắng Điện Biên" là một trong những nhạc hiệu quen thuộc của đài phát thanh và đài truyền hình.

Sau hòa bình 1954 Đỗ Nhuận tiếp tục sáng tác và có mặt trong lĩnh vực khí nhạc Việt Nam qua các tác phẩm: khúc biến tấu trên chủ đề dân ca cho flute và piano Mùa xuân trên rừng (1963), tứ tấu đàn dây Tây Nguyên (1964), ba biến tấu cho violon và piano (1964), tổ khúc giao hưởng Điện Biện (1965), giao hưởng thơ Đimit'rov (1981)... Ngoài ra, còn phải kể đến kịch múa rối Giấc mơ bé Rồng (1968), kịch múa Mở biển (1973) và nhạc nền trong các phim tài liệu và phim truyện: Chiến thắng Điện Biên (1954), Nguyễn Vǎn Trỗi (1965), Mở đường Trường Sơn (1972), Lǎng Bác Hồ (1975).

Đỗ Nhuận cũng là nhạc sĩ duy nhất trong thế hệ đầu của tân nhạc được đào tạo bài bản, ông đi học tại đại học tại Nhạc viện Tchaikovsky từ năm 1960[2] đến 1962. Ông là một trong những người đặt nền móng cho thể loại nhạc kịch theo truyền thống của opera phương Tây. Những thể nghiệm đầu tiên của ông xuất hiện từ những nǎm 1950 là các ca kịch ngắn: Cả nhà thi đua, Sóng cả không ngã tay chèo, Anh Pǎn về bản, Hòn đá. Những năm 1970, 1980, Đỗ Nhuận viết các vở nhạc kịch: Chú Tễu, Ai đẹp hơn ai, Trước giờ cưới, Quả dưa đỏ... Đỗ Nhuận là nhạc sĩ Việt Nam đầu viết opera với vở Cô Sao (1965), rồi sau đó là Người tạc tượng (1971). Đỗ Nhuận còn có những tác phẩm khí nhạc như Vũ khúc Tây Nguyên cho violon và dàn nhạc... Nhưng tên tuổi ông vẫn gắn bó với những ca khúc như "Việt Nam quê hương tôi", "Tôi thích thể thao" (một bài hát vui, bắt đầu bằng toàn chữ T), "Em là thợ quét vôi", "Đường bốn mùa xuân"...

Ngoài sáng tác, Đỗ Nhuận còn viết báo, tham gia phê bình. Nổi bật trong số đó là bài báo tấn công nặng nề nhóm Nhân Văn - Giai Phẩm, cụ thể là Trần Dần năm 1958[3], không lâu sau khi ông nhận chức Tổng thư ký Hội nhạc sĩ.

Đỗ Nhuận mất vào ngày 18 tháng 5 nǎm 1991 tại Hà Nội.