Долф Лундгрен е роден като Ханс Лундгрен в Стокхолм, Швеция, в семейството на Сигрид Биргита (Тьорнелд), учителка по чужди езици, и Карл Йохан Хуго Лундгрен, инженер и икономист в шведското правителство. Живее в Стокхолм до 13-годишна възраст, когато се премества при баба си и дядо си в Ниланд, Енгерманланд, Швеция. Въпреки ранния си интерес към музиката и изобразителното изкуство, Долф решава да последва стъпките на баща си и да следва инженерна специалност. След като отбива военната си служба, той се записва в Кралския технологичен институт в Стокхолм.
Именно в армията Долф се сблъсква за първи път с бойните изкуства. Пет години по-късно той става състезател от световна класа по японско карате и е дълбоко ангажиран с дисциплината, която ще стане важна част от живота му. След като завършва гимназия, Долф прекарва доста време в обучение в САЩ и в чужбина с различни академични стипендии. Учи в Държавния университет на Вашингтон и в университета "Клемсън" в Южна Каролина. През 1982 г. получава стипендия, за да завърши магистърска степен по химично инженерство в Университета в Сидни, Австралия. През 1983 г. получава стипендия "Фулбрайт" за Масачузетския технологичен институт в Бостън, едно от най-добрите инженерни училища в света.
Същата година обаче решава да се премести в Ню Йорк и да се занимава с актьорско майсторство. Сменя името си на Долф. Започва да изучава драматургия в театралната работилница "Уорън Робъртсън" в Манхатън, без да подозира колко бързо ще се промени животът му. Дебютът му в киното е във филма "Изглед към убийство" (1985). Но изпълнението му в "Роки IV" (1985) по-късно същата година определено го забелязва. След 9-месечно прослушване сред 5000 кандидати, той е избран за ролята на руския си противник "Иван Драго" срещу сценариста и режисьора Силвестър Сталоун. След успеха на "Роки IV" (1985 г.) Лундгрен се премества в Лос Анджелис и оттогава се снима в повече от 30 игрални филма.
Лундгрен изпълнява ролята на класически екшън-герой в такива филми като "Господари на вселената" (1987) на Гари Годард, "Разправа в Малко Токио" (1991) с участието на Брандън Лий и "Блекджек" (1998) на хонконгската екшън легенда Джон Ву. Лундгрен продължава да се изявява и в запомнящи се роли като главен противник на други екшън звезди, най-вече във филма "Универсален войник" (1992 г.) с Жан-Клод Ван Дам, режисиран от Роланд Емерих, както и във филма "Джони Мнемоник" (1995 г.) на Робърт Лонго с Киану Рийвс. През февруари 2004 г. Лундгрен режисира първия си пълнометражен филм - трилъра Защитникът (2004), в който изпълнява и главната роля. През 2005 г. режисира и изпълнява главната роля в още един игрален филм - "Механикът" (2005) (известен още като "Руският специалист").
През януари 2006 г. завършва основните снимки на L'inchiesta (2006), съвместна италианско-американско-испанска копродукция, режисирана от Джулио Базе, в която участва, наред с други, в ролите на Даниеле Лиоти, Макс фон Сюдов и Ф. Мъри Ейбрахам. През 2006 г. Лундгрен се снима в "Диамантени кучета" (2007), китайско-американска копродукция, заснета на място в Монголия. През 2007 г. режисира съвременен уестърн, заснет в Тексас, "Мисионер" (2007). През 2009 г. завършва два нови режисьорски опита - екшънът Command Performance (2009 г.), в който Лундгрен демонстрира дългогодишните си музикални таланти на барабанист; и нео-ноар трилърът Icarus (2010 г.). Лундгрен също така се събира отново с колегите си Жан-Клод Ван Дам и Силвестър Сталоун за филма "Универсален войник": (2009) и дългоочаквания екшън блокбъстър The Expendables (2010).
Лундгрен успява да не позволи на холивудската си кариера да попречи на спортния му опит. Той е удостоен с черен колан трета степен от Световната организация по карате в Токио. Сред постиженията му са капитан на шведския национален отбор по карате, както и шампион на Швеция, Европа и Австралия в тежка категория. Лундгрен все още редовно провежда карате демонстрации на международни турнири по целия свят. Освен това той е избран от Олимпийския комитет на САЩ за ръководител на олимпийския отбор на САЩ по петобой през 1996 г. по време на игрите в Атланта. Той участва активно в популяризирането на имиджа на този спорт. Продуцентската му компания Thor Pictures разработва няколко проекта, в които той ще бъде продуцент, изпълнител на главната роля и/или режисьор. Освен това е член-основател на "Group of Eight", нюйоркска театрална група, основана през 1994 г.
Съобщава се, че Лундгрен работи върху книга за фитнес и линия спортни облекла за мъже, създаване и пускане на нова едноименна марка, лицензионна, медийна и издателска програма, както и върху разработването на бъдещи развлекателни и медийни проекти. Лундгрен е женен за Анет Квиберг-Лундгрен, интериорен декоратор и моден дизайнер, до развода им през 2011 г. Двамата имат две дъщери. - И.И. превод