Квальо вырос в многодетной семье (всего 11 детей) художника и архитектора Джузеппе Квальо. Его брат — художник-пейзажист и мастер жанровой живописи Лоренцо Квальо, прославившийся изображениями крестьянства в Верхней Баварии. Большая династия художников Квальо, наиболее известным представителем которой стал Доменико Квальо, родом из местечка Лайно на озере Маджоре в Северной Италии, переехала из Маннхайма в Мюнхен вместе с курфюрстом Карлом Теодором. 28 января 1819 г. Джузеппе женился на Йозефе Зедльмайр. Его дочь Агнес, была также художницей.
Доменико Квальо обучался искусствам у своего отца Джузеппе, а затем учился гравюре и литографии в мюнхенской Академии художеств у Карла Эрнста Христофа Гесса и Йоханна Михаэеля Меттенлейтера. Его друзьями ещё со студенческих времён остались Петер фон Гесс и Людвиг Эмиль Гримм. С 1803 г. Доменико служит декоратором в мюнхенском придворном театре, а с 1808 по 1814 гг. придворным театральным художником по архитектурным и сценическим декорациям.
Доменико Квальо заложил основы архитектурного облика Мюнхена и является выдающимся представителем романтической ведутной живописи. Квальо много путешествовал по Германии, по Рейну, Нидерландам, Франции, Италии и Швейцарии. Путешествия послужили источником для многочисленных работ Квальо, на которых художник изобразил средневековые церкви, дворцы, замки, руины, ратуши и т. п. Одним из первых Квальо использовал новую технику литографии и полностью воплощал все предоставляемые ею возможности для того, чтобы запечатлеть средневековые строения в печатной графике. Работы Квальо считаются известными литографическими инкунабулами. После 1819 г. Квальо посвятил себя масляной живописи.
Особое внимание в соответствии со своими романтическими взглядами Квальо уделял готической архитектуре. Благодаря работам Квальо известно, как выглядели в те времена наиболее известные готические соборы: в Регенсбурге, Кёльне, Страсбурге, Фрайбурге, Ульме, Реймсе, Руана, Орвието и др. В своих работах Квальо также запечатлел другие готические строения и средневековые города. Целый цикл картин посвящён зданиям, площадям и улицам Мюнхена, изображённым до его капитальной перестройки королём Людвигом I.
Квальо удалось вернуть архитектурную живопись на должный уровень. При этом художник писал не произвольно, а в реалистической манере ведуты, в связи с чем его работы можно рассматривать как историко-архитектурные документы. Несмотря на свой документальный характер, как и ведуты Каналетто, картины Квальо отличаются живость за счёт удачного выбора ракурса и разнообразной игры светотени, а также изящному и подвижному (и интересному с точки зрения истории костюма) стаффажу. Квальо даже называли за его мастерство «северным Каналетто». Квальо получил звание придворного художника при баварском троне, а позднее стал членом мюнхенской и берлинской Академий художеств. Вместе с Петером фон Гессом, Фридрихом фон Гертнером и Йозефом Карлом Штилером в 1823 г. Квальо основал в Мюнхене первый в Германии «Художественный союз».
В 1832 г. кронпринц Максимилиан II поручил Квальо восстановление и оформление замка Хоэншвангау. По его проектам к 1837 г. руины средневековой крепости превратились в живописный замок в неоготическом стиле. Примечательно, что общее руководство строительством было поручено именно Квальо, а не архитектору Фридриху Цибланду, приданному Квальо в помощь. Не имевший опыта руководства достаточно большим строительством Квальо полностью погрузился в работу и, отдав ему все свои силы, умер в возрасте 50 лет практически непосредственно на строительной площадке. Предусмотренная Квальо роспись интерьеров замка была выполнена после смерти Квальо Морицем фон Швиндом.
Доменико Квальо издал несколько альбомов своих гравюр: