Родители Доницетти были бедные люди: отец — сторож, мать — ткачиха. В 9 лет Гаэтано поступил в Благотворительную музыкальную школу Симона Майра и стал там лучшим учеником. В дальнейшем музыкальное образование получил в Болонском музыкальном лицее (1815-1817) у С. Маттеи.
Готовился сперва быть адвокатом, затем архитектором, но скоро нашёл настоящее своё призвание. Первые его оперы — «Энрико, граф Бургундский» (1818) и «Ливонский плотник» (1819), — были хорошо приняты венецианской публикой, но дальнейшему его успеху долго мешала слава Россини и Винченцо Беллини. Правда, когда Беллини умер в 1835 году, Реквием для него был заказан не кому иному, как Доницетти.
Широкую известность он приобрёл лишь в 1831, после постановки в Милане оперы «Анна Болейн». В «Лючии ди Ламермур» его талант выразился с наибольшей силой.
В 1834-1839 профессор консерватории в Неаполе (с 1837 - директор). После смерти Беллини Доницетти, не видя опасных конкурентов, дал целый ряд опер (8), не отличавшихся серьёзными достоинствами. С 1840 Доницетти работал для Парижа. Хотя его «Дочь полка», «Полиевкт» и «Фаворитка» не сразу завладели вниманием парижан, но успех Доницетти, по прошествии некоторого времени, был обеспечен, особенно благодаря комической опере «Дон Паскуале» (1843). Это образцовое произведение было написано в 8 дней. В 40-х гг. работал также в Австрии (в 1842 г. получил звание австрийского придворного композитора). Для Вены Доницетти написал в то же время оперу «Линда ди Шамуни» (1842). Его последние оперы — «Мария ди Роган» (1843), «Катарина Корнаро» (1844) — не имели успеха.
В течение 26-летней композиторской деятельности Доницетти написал 64 оперы, много кантат, месс, псалмов и пр. Способность к быстрому сочинению была у Доницетти поразительная. Нормальному развитию его дарования мешала постоянная спешная и срочная работа; несмотря на это, его лучшие оперы принадлежат к шедеврам оперного искусства: «Любовный напиток», «Лючия ди Ламмермур», «Фаворитка», «Дон Паскуале» и др. Главные достоинства опер Доницетти — вдохновенные мелодии и драматическое чувство.