Père de l'acteur-réalisateur Kiefer Sutherland.Donald Sutherland travaille dans un premier temps comme disc jockey pour les radios locales, et fait du théâtre à l'université de Toronto. Encouragé par un critique local, Herb Whitaker, il part pour l'Angleterre où il suit les cours de la London Academy of Dramatic Arts.Il débute au cinéma dans des séries z italiennes comme (1963). Il se voit attribuer son premier grand rôle par Robert Aldrich dans Les Douze Salopards. Le public le découvre cependant en 1970 avec Mash, où il interprète un médecin extraverti. C'est cependant le rôle de l'inspecteur dans Klute avec Jane Fonda, qui l'impose dans le registre dramatique. A cette époque Donald Sutherland est aussi un militant pacifiste, il collabore avec Jane Fonda au scénario et à la réalisation de F.T.A, qui dénonce l'engagement américain au Vietnam. Très prolifique, le comédien accumule les compositions : l'architecte de Ne vous retournez pas, le comptable pathétique dans Le Jour du fléau, un fasciste dans 1900, le rôle titre du Casanova de Fellini, le chasseur de mutants dans L'Invasion des profanateurs.On le voit jouer des rôles d'hommes discrets, comme un professeur d'histoire afrikaner luttant contre l'apartheid dans Une saison blanche et seche, mais ce sont les rôles d'hommes odieux et extrêmes qui sont les plus récurrents dans sa carrière, il est le corrompu et immoral directeur de prison dans Haute sécurité, le militaire inquiétant et conspirateur d'Alerte, ou encore le conseiller politique véreux dans Haute Trahison.Il marque certains films par des passages éclairs : c'est un incendiaire fou dans Backdraft, ou un témoin mystérieux et haut placé dans JFK. Plus récemment, il retrouve Clint Eastwood trente ans après De l'or pour les braves dans Space Cowboys. Enfin il joue son propre rôle dans Fellini - je suis un grand menteur.
Très éclectique, il passe du film d'action Braquage à l'italienne, 2002) au drame historique (Retour à Cold Mountain, 2003) en passant par le film à costumes (Orgueil et préjugés, 2004).