Declan Donnellan est né en Angleterre de parents irlandais en 1953. Il grandit à Londres et suit des études de lettres et de droit au Queen’s College de Cambridge. Il est inscrit au barreau en 1978, puis forme avec Nick Ormerod la compagnie Cheek by Jowl en 1981. Dans ce cadre, il a mis en scène plus de 50 spectacles qui ont été représentés sur les scènes du monde entier.
En 1989, il est nommé metteur en scène associé au Royal National Theatre de Londres. Il y dirige Fuenteovenjuna de Felix Lope de Vega, Sweeney Todd de Stephen Sondheim, Le Mandat de Nikolaï Erdman et les deux parties d’Angels in America de Tony Kushner. Pour la Royal Shakespeare Company, il met en scène L’École de la médisance, Le Roi Lear et Les Grandes Espérances. Il monte également Le Cid au Festival d’Avignon, Falstaff à Salzbourg, le ballet Roméo et Juliette au Bolchoï de Moscou et Le Conte d’hiver au Théâtre Maly de Saint-Pétersbourg. En 2000, il rassemble une troupe de comédiens à Moscou sous l’égide du festival Tchekhov. Cette troupe a interprété Boris Goudounov, La Nuits des rois, Les Trois Soeurs et La Tempête.
Il est l’auteur d’une pièce, Lady Betty, qui a été montée par Cheek by Jowl en 1989. Il a par ailleurs notamment traduit On ne badine pas avec l’amour d’Alfred de Musset et Antigone de Sophocle.
Declan Donnellan a reçu de nombreuses distinctions à Londres, Moscou, Paris ou New York, dont trois Laurence Olivier Awards (en 1987, 1990 et 1995). En 1992, il est nommé docteur honoris causa par l’université de Warwick et est fait Chevalier de l'Ordre des Arts et des Lettres, en 2004 en France.
D’abord publié en russe (2001), son livre L’Acteur et la Cible est ensuite paru en anglais, en français, en espagnol et en italien. La deuxième édition anglaise est sortie en 2005.
Il est président du Chekhov International Theatre Festival (Moscou).
Il réalise avec Nick Ormerod son premier film, Bel-Ami d’après la nouvelle de Maupassant, avec notamment Robert Pattinson, Christina Ricci, Kristin Scott-Thomas, Uma Thurman (2012).