Dönitz entre au service de la Kaiserliche Marine en 1910. Il est commandant de U-boot pendant la Première Guerre mondiale mais, en octobre 1918, son navire est pris par les Britanniques et Dönitz passe les neuf mois qui suivent en captivité. À son retour en Allemagne, il reprend son service dans la Reichsmarine. Nommé Führer der Unterseeboote en 1936 (Befehlshaber der Unterseeboote en 1939), il détient alors le commandement de la flotte sous-marine allemande. Dönitz conçoit l'arme sous-marine de Hitler, il planifie la construction et le déploiement des U-boote et il développe leurs tactiques de combat.

Grâce à ses succès et fort de la confiance qu'Adolf Hitler lui porte, il prend en janvier 1943 le commandement de la Marine allemande (Oberbefehlshaber der Kriegsmarine), avec le rang de Grossadmiral (Grand Amiral). En 1945, Hitler le désigne pour lui succéder. À la mort du Führer, le 30 avril 1945, Dönitz se voit donc chargé de la destinée d'un Reich encerclé par ses ennemis. Il négocie avec les Alliés la reddition du 8 mai, puis il est lui-même fait prisonnier le 23 mai 1945.

Accusé de crimes de guerre lors des procès de Nuremberg, Dönitz purge une peine de onze ans et demi. À sa sortie de prison en 1956, il se retire dans le village d'Aumühle, près de Hambourg, où il écrit ses mémoires.