Donizetti studierte unter Simon Mayr in Bergamo und dem Pater Mattei in Bologna und widmete sich anfangs bloß der Kirchenkomposition im strengen Stil.

Nach der Rückkehr in seine Vaterstadt 1814, wo er die Stelle eines Bassisten und Archivars an der Kirche Santa Maria Maggiore bekleidete, wandte er sich der Oper zu. Fünf Jahre später brachte er seine erste Oper Enrico di Borgogna in Venedig zur Aufführung. Sie gefiel zwar, erregte aber ebenso wenig wie 19 andere Opern, die er von 1818 bis 1828 schrieb (L'Ajo nell' imbarazzo, Elvira, Alfredo il grande, Olivo e Pasquale, Alahor in Granada, Chiara e Serafino u. a.), größeres Aufsehen.

Erst mit dem Esule di Roma (1828 in Neapel aufgeführt) erlangte er eine gewisse Bekanntheit.

In rascher Folge erschienen jetzt von ihm in Genua Alina, regina di Goiconda, in Neapel Gianni di Calais, Il giovedì grasso; ferner Il Paria, Il castello di Kenilworth, Il diluvio universale, Francesca di Foix, Imeldade Lambertazzi, La Romanziera u. a., sämtlich für Neapel.

Eine neue Periode für Donizetti bezeichnete seine Anna Bolena (1831 für Mailand geschrieben), der bis 1835 neben mehreren anderen die Opern L'elisir d'amore, Fausta, Il Furioso, Parisina folgten.

In einer Art Wettstreit mit Bellini bei der Italienischen Oper zu Paris, in dem er 1835 mit seinem Marin Faliero gegen Bellinis I puritani eintrat, musste er letzterem weichen, errang aber noch in demselben Jahr mit seiner Lucia di Lammermoor (für Neapel) und Belisario (für Venedig) um so größeren Erfolg.

Donizetti war inzwischen 1834 zum Kapellmeister und Lehrer der Komposition am Konservatorium zu Neapel ernannt worden, erhielt darauf 1836 auch die Professur des Kontrapunktes und wurde 1838, nach Niccolò Antonio Zingarellis Tod, Direktor der Anstalt. Er gab jedoch diese Stellung 1840 auf, um zum zweiten mal sein Glück in Paris zu versuchen, diesmal mit größerem Erfolg. Er fand sowohl in der Großen Oper mit seiner "Favorite" als auch in der Komischen mit seiner La Fille du régiment enthusiastischen Beifall, wenn auch nicht beim ersten Erscheinen dieser Werke, so doch bei den späteren Aufführungen.

Nachdem er 1842 seine Linda di Chamounix für Wien komponiert hatte, wurde er zum österreichischen Hofkapellmeister ernannt, brachte 1844 seine Caterina Cornaro in Neapel auf die Bühne und begab sich darauf ein drittes Mal nach Paris.

1843 zeigten sich erste Symptome einer Syphilis-Erkrankung. Sein Gesundheitszustand verschlechterte sich rapide, und aufgrund schwerer geistiger Beeinträchtigungen musste er schließlich im Irrenhaus von Ivry bei Paris untergebracht werden. Schließlich wurde er nach Bergamo zurückgeführt, wo er am 8. April 1848 starb.