Nasce a Kermanshah in Persia, attuale Iran, il 22 ottobre 1929, dove il padre, ufficiale britannico reduce dalla Prima Guerra Mondiale, nella quale aveva subito diverse amputazioni, lavorava come impiegato di banca. Nel 1925 la famiglia si trasferisce nella colonia britannica della Rhodesia del sud, l'attuale Zimbabwe, con la speranza di fare fortuna con la coltivazione del mais, ma quelle terre ancora selvagge non divennero mai sufficientemente feconde da consentire una vita agiata.

La madre era un'infermiera britannica, una donna dura e severa, spesso in conflitto con la figlia, che ebbe un'infanzia difficile e infelice.

Proprio la rigidità e l'eccessiva rigorosità della madre spinsero Doris a lasciare la casa paterna a soli 15 anni, per gestirsi da sola e portare avanti una maturazione culturale da autodidatta.

Le sue opere incentrate sulla vita nell'Africa britannica narrano con mestizia e compassione le vite infruttuose e stentate dei coloni venuti dal Regno Unito in cerca di una vita migliore, così come i disagi e le sfortune delle popolazioni indigene.

Pubblicò il suo primo romanzo, L'erba canta, a Londra nel 1950, dopo il trasferimento in Europa, nella quale ha poi sempre vissuto. Nella sua feconda produzione letteraria ha trattato dapprima i temi sociali poi quelli psicologici e infine quelli mistici, incentrandosi in particolare sul misticismo dell'Islam. Il romanzo suo più noto è Il taccuino d'oro, che ebbe grande risonanza internazionale e che molti studiosi e critici letterari considerano un classico, un cardine della letteratura moderna di stampo "femminista".

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Ha per protagonista una donna, Anna Wulf, che cerca una via d'uscita dal caos, dall'ipocrisia e dallo stordimento della sua generazione. In realtà l'autrice ha sempre negato questa intenzione, anzi si è spesso dissociata dalle lotte femministe, contestandone le modalità; di certo l'dea di essere considerata una "autrice femminista" non le è mai piaciuta. 

Per tanti anni in odore di Premio Nobel per la letteratura, per l'elevato valore umano, sociale e culturale delle sue tante opere, le fu paradossalmente assegnato nel 2007, quando pareva ormai esclusa dalla lista dei papabili, con la seguente motivazione: "Una cantrice delle esperienze femminili, che con scetticismo, fuoco e potere visionario ha osservato una civiltà divisa".