30 esztendősen formálta meg a Diploma előtt kamaszfiúját, a Kis nagy emberben 33 éves korában 121 éves alakban is megjelent, a Mr. Magorium meseboltja című filmben pedig 243 éves játékvarázsló volt.

Nagyszülei a mai Ukrajna területéről a pogromok elől menekültek Amerikába, apja belsőépítész volt a Columbia stúdiónál, anyja pedig amatőr színésznő és zongorista. A zenei pályára készülő Dustin a konzervatórium zongora szakára járt, de mivel még jobban vonzotta a színpad, egy színiiskolába iratkozott be. Szobatársa Gene Hackman volt, de két év után mindkettejüket tehetségtelennek minősítették és eltanácsolták. Ezután alkalmi munkákból élt New Yorkban, volt pincér, mosogató, rikkancs, eladó egy áruház gyerekjátékosztályán, közben Lee Strasberg legendás stúdiójában képezte magát és meghallgatásokra járt. Apró reklámok után az Off–Broadway színpada következett, 1964–ben pedig már egy egész sor Broadway-darabban szerepelt.

Jóllehet alacsony termetével, vékony testalkatával, nem túl magabiztos fellépésével korántsem filmsztár alkat, 1967-ben megkapta a Diploma előtt főszerepét. Harmincévesen meggyőzően alakította az életben helyét kereső egyetemistát, jutalma pedig Oscar–jelölés lett. A film hatalmas sikert aratott, az Anne Brancoft által megformált Mrs. Robinsont – aki szerepe szerint húsz, valójában azonban csak hat évvel volt idősebb nála – a legendás Simon és Garfunkel duó is megénekelte. A színészt 1969-ben az Éjféli cowboy halálosan beteg, magányos csirkefogójáért másodszor jelölték az amerikai filmakadémia legrangosabb kitüntetésére. A következő évben a Kis nagy emberrel a Guinness–rekordok könyvébe is bekerült, mert a főszereplőt 17 éves tinédzserként és 121 éves aggastyánként is életre keltette. 1973-ban a Pillangó, 1974-ben a Lenny főszerepét játszotta el, utóbbiért újabb Oscar–jelölés lett a jutalma. 1976-ban két emlékezetes filmet is forgatott: a Maraton életre–halálra című thrillerben Sir Laurence Olivier volt partnere, Az elnök embereiben a Nixon elnököt megbuktató, a Watergate–botrányt felderítő egyik újságíró bőrébe bújt. 1979-ben nem állt rá könnyen, hogy eljátssza a munkamániás, fiával magára maradt apa szerepét a Kramer kontra Kramerben, s amikor igent mondott, kikötötte, hogy improvizálhat, sőt a vágásba is beleszólhat. A film tarolt az Oscar–gálán, öt díja közül az egyik Hoffmannak jutott a legjobb férfi főszereplő kategóriában.

Három évvel később – amikor az Aranyoskámban női ruhába bújt – ismét a díjra esélyes öt legjobb főszereplő között izgulhatott. 1987–ben bebizonyosodott, hogy rosszul is tud szerepet választani: a három Arany Málnára is jelölt, Warren Beatty rendezte Istar pályafutása leglátványosabb kudarcának bizonyult. A csorbát a következő évben az Esőember autista főszereplőjének megformálásával köszörülte ki. A nagy stúdiók kezdetben húzódoztak az „ostobácska” történettől, a forgatókönyvet végül a United Artists vállalta fel. A film nemcsak kasszasiker lett, hanem sorra nyerte a díjakat, Hoffman pedig – aki a szerepre készülve heteket töltött autisták között – megkapta második Oscar–díját. A színész ezután váltakozó sikerű és színvonalú filmekben állt kamera elé: 1990–ben a Dick Tracy, 1991–ben a Hook, 1995–ben a Vírus, két évvel később az Őrült város főszerepét játszotta, 1997–ben az Amikor a farok csóválja című filmért hetedszer jelölték Oscar–díjra. Az új évezredben az Én, Pán Péter, A parfüm: egy gyilkos története, a Vejedre ütök című filmekben, illetve utóbbi folytatásában láthattuk. 2006–ban (Felforgatókönyv), majd 2008–ban is (Szerelem második látásra) Emma Thompson partnere volt.

Szerepet vállalt az HBO Befutó című, szerencsejátékról szóló sorozatban is, de az egyébként nagysikerű szériát a csatorna leállította, mert a forgatáson három ló is elpusztult. Az elmúlt évtizedben többször adta hangját animációs vígjátékoknak (Kung Fu Panda sorozat), olasz reklámfilmben tűnt fel, s a kamera túloldalán is kipróbálta magát. 75 évesen Londonban forgatta a Kvartett – A nagy négyes című komédiát, amely egy operaénekeseknek és zenészeknek létrehozott idősotthonban játszódik (a színdarabot Magyarországon is nagy sikerrel mutatták be). Több tévéfilmes munkája is volt: Roald Dahl Teknőc című regényének angol feldolgozásában egy agglegényt alakított, aki beleszeret a Judi Dench által megszemélyesített szomszédjába, tavaly a firenzei Medici családról szóló sorozatban szerepelt. Hoffman a színészek között egyedüliként három olyan filmben is főszerepet játszott, amely elnyerte a legjobb filmnek járó Oscar–díjat (Éjféli cowboy, Kramer kontra Kramer, Esőember). Hat Golden Globe–, három BAFTA–díjjal és a tiszteletbeli César–díjjal is kitüntették, 1986–ban megkapta az Emmy–díjat is Arthur Miller Az ügynök halála című drámájának tévéváltozatáért. 2009–ben a francia Művészet és Irodalom Lovagrendjének tagjává avatták, több nemzetközi filmfesztivál, az Amerikai Filmintézet, valamint a washingtoni Kennedy Központ életműdíját vehette át.