Đỗ Đình Thiện sinh năm 1904 (Giáp Thìn) và là con út trong một gia tộc nổi tiếng ở Hà Nội những năm đầu thế kỷ trước. Thuở nhỏ, ông theo học 4 năm chữ nho, sau đó chuyển sang học chữ quốc ngữ ở trường Hàng Vôi, Hà Nội. Năm 1926, ông tham gia phong trào bãi khóa để tang cụ Phan Châu Trinh nên bị đuổi học và phải làm lại giấy khai sinh để xuống Nam Định học tiếp [1].

Năm 1927, ông theo học trường Kỹ sư Canh nông ở Toulouse, Pháp và gia nhập Đảng cộng sản Pháp, hoạt động đấu tranh vì mục tiêu giải phóng giai cấp vô sản cùng với Trần Văn Giàu, Nguyễn Văn Tạo, Phan Tư Nghĩa, Châu Lượng, Nguyễn Văn Dựt và vợ chồng Trương Công Quyền.

Tháng 10/1931, ông bị cảnh sát bắt vì tự in truyền đơn cách mạng và định gửi về Việt Nam qua một số lính Đông Dương mãn hạn trong quân đội Pháp. Trong thời gian ở tù, ông đã không chịu khai bất cứ một ai trong tổ chức của mình mà nhận hoàn toàn trách nhiệm thuộc về mình. Ông bị tòa án Toulouse kết án 4 tháng tù giam và trục xuất về nước.

Năm 1932, ông kết hôn với bà Trịnh Thị Điền, cán bộ hoạt động cách mạng bí mật, đã được hứa hôn từ trước khi đi Pháp. Do bị chính quyền đương thời quản thúc chặt chẽ, ông bà Thiện - Điền chuyển sang làm kinh tế, trước là để nuôi sống gia đình, sau là để ủng hộ cách mạng khi có thời cơ. Bằng chữ tín, tài trí và sự quyết tâm, ông bà trở nên giàu có nổi tiếng Hà Thành với tiệm tơ Cát Lợi ở 54 Hàng Gai, Hà Nội, nhà máy dệt ở Gia Lâm, đồn điền Chi Nê ở Hòa Bình,...

Căn nhà 54 Hàng Gai từng là cơ sở cưu mang những lãnh tụ cách mạng như Nguyễn Lương Bằng, Trường Chinh,... và cũng là nơi nhiều lần Chủ tịch Hồ Chí Minh tiếp khách nước ngoài và những nhân sĩ trí thức như cụ Huỳnh Thúc Kháng.

Tháng 12/1945, ông được cử là một trong 8 thành viên của Hội đồng quản trị Đại học đầu tiên của nước Việt Nam dân chủ Cộng hòa [2] và được đề nghị xuống Nam Định để ứng cử Quốc hội khóa I nhưng ông từ chối.

Tháng 6/1946, ông là một trong hai người tháp tùng Chủ tịch Hồ Chí Minh trong chuyến ngoại giao đầu tiên của Chủ tịch nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa ở Fontainebleau, Pháp. Là thư ký riêng, ông đã có một cuốn nhật ký tỉ mỉ và những bức ảnh về hành trình, làm việc của Chủ tịch Hồ Chí Minh tại nước Pháp trong chuyến đi kéo dài 3 tháng [3].

Tháng 12/1946, ông bà Thiện chuyển về đồn điền Chi Nê của gia đình giúp Chính phủ xây dựng nhà máy in tiền và cung cấp quân lương cho kháng chiến.

Tháng 2/1947, đồn điền Chi Nê bị Pháp oanh tạc, cả gia đình ông bà chuyển lên chiến khu Việt Bắc tham gia kháng chiến. Thời gian từ năm 1947 đến năm 1953, ông đảm nhận các công tác như: Giám đốc trưởng nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo, Trưởng phòng Quỹ Ngân hàng Quốc gia Việt Nam,... nhưng ông tình nguyện không nhận lương.

Theo một tài liệu ở Trung tâm Lưu trữ Hải ngoại (C.A.O.M) của Pháp, ông Đỗ Đình Thiện đã từng là thành viên của Tổng bộ Việt Minh (1. Hồ Chí Minh, 2. Võ Nguyên Giáp, 3. Hoàng Quốc Việt, 4. Đỗ Đình Thiện, 5. Đặng Xuân Khu, 6. Phạm Văn Đồng, 7. Lê Văn Hiến, 8. Trần Huy Liệu, 9. Trần Văn Giàu, 10. Phạm Ngọc Thạch, 11. Nguyễn Lương Bằng, 12. Nguyễn Văn Tạo, 13. Tạ Quang Bửu, 14. Lê Giang) với cương vị Tổng Thủ quỹ Tài chính Xứ Bộ Bắc Kỳ [4].

Hòa bình lập lại, ông cùng gia đình sống tại nhà riêng ở 76 Nguyễn Du, Hà Nội và ông tham gia Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam từ năm 1956 cho đến lúc mất, ngày 2/1/1972.

Đỗ Đình Thiện được xem là người thẳng thắn, cương trực, khiêm tốn, không màng danh lợi, không sợ cường quyền nhưng cũng là người lịch lãm, tinh tế, hấp dẫn và có khả năng cuốn hút người khác. "Lúc đi học làm cách mạng, ra đời kinh doanh kỹ nghệ và nông nghiệp, tham gia vào công cuộc xã hội" - ông trả lời như vậy khi được hỏi về tiểu sử bản thân [5].

Kết hôn - Lập gia đình

Vợ của ông là bà Trịnh Thị Điền (1912-1996) sinh tại Hà Nội, một nhà hoạt động cách mạng bí mật từ rất sớm.

Tháng 1/1929, bà gia nhập Tân Việt Cách mạng Đảng, tham gia hoạt động cùng các đồng chí Nguyễn Tạo, Nguyễn Tuấn Thức, Nguyễn Trọng Đàm,...

Năm 1930, Đảng Cộng sản Đông Dương được thành lập, bà thoát ly gia đình và tham gia công tác cách mạng ở Hải Phòng, Hòn Gai, Hà Nội theo gợi ý của đồng chí Nguyễn Thị Minh Khai.

Tháng 2/1931 bà bị Pháp bắt và bị giam giữ cùng các nhà cách mạng khác như Nguyễn Lương Bằng, Lê Duẩn,... Mặc dù bị tra tấn dã man ở Sở mật thám Hải Phòng và Hà Nội nhưng bà đã dũng cảm chịu đựng, không cung khai và đã tuyệt thực 7 ngày để phản đối việc tra tấn, ngược đãi đối với phụ nữ. Không khai thác được gì, không đủ bằng chứng, tháng 11/1931 thực dân Pháp đã phải trả tự do cho bà.

Ra tù, bà vẫn bí mật liên lạc và tiếp tế cho các đồng chí còn bị giam. Bà đã gửi 2 lưỡi cưa sắt cho các đồng chí Nguyễn Lương Bằng, Nguyễn Tạo,... góp phần tổ chức thành công cuộc vượt ngục đêm Noel 1931 tại nhà tù Hỏa Lò, Hà Nội.

Năm 1932, sau khi kết hôn, ông bà Thiện - Điền làm kinh doanh, một hình thức làm cách mạng khi bị chính quyền đương thời quản thúc. Ngoài việc đóng góp tài chính cho cách mạng, bà Trịnh Thị Điền còn tham gia Ủy ban Hành chính Kháng chiến khu Hoàn Kiếm, Hà Nội; Ủy viên Ban chấp hành Trung ương Hội Liên hiệp phụ nữ Việt Nam từ năm 1946 đến năm 1955 và Thủ quỹ của Ngân hàng Quốc gia Việt Nam.

Ông bà Đỗ Đình Thiện có bốn người con, người con gái cả - kỹ sư luyện kim Đỗ Thanh Liên đã từng xung phong đi phục vụ chiến dịch Điện Biên Phủ khi đang là học sinh lớp 8, con gái thứ hai Đỗ Kim Anh là kỹ sư dệt, con gái thứ ba - bác sĩ Đỗ Thiên Hương đã 21 lần được gặp Hồ Chủ tịch [6], người con trai út Đỗ Long Vân là Giáo sư, Tiến sĩ khoa học, Chủ tịch Hội Toán học Việt Nam (1994-2004) [7], Chủ tịch Hội Toán học Đông Nam Á - SEAMS (2000-2001) [8].