Cresce in una famiglia di musicisti (il padre Italo aveva collaborato anche con Sergio Endrigo agli albori della sua carriera[3][4]) e a dieci anni comincia a studiare il violino, prima al Conservatorio Benedetto Marcello di Venezia e poi al Giuseppe Verdi di Milano, dove collabora anche con il maestro Claudio Abbado, che lo vuole nell'orchestra "I Solisti di Milano". È presente fra i primi violini al primo concerto de "I Solisti Veneti" diretti da Claudio Scimone all'Olimpico di Vicenza nel 1959 e ha collaborato con "I Solisti" fino al debutto a Sanremo. Nella seconda metà degli anni cinquanta scrive brani per altri cantanti, ma nel 1959 scopre il rock and roll e incide i primi dischi. Debutta al Festival di Sanremo 1961 con Come sinfonia, un brano classicheggiante che rivela i suoi trascorsi di conservatorio, arrangiato e diretto da Angelo Giacomazzi e rieseguito da Teddy Reno. Come sinfonia ottiene un notevole successo discografico, arrivando primo in classifica per tre settimane ed è poi inciso anche da Mina; non mancano tuttavia nel suo primo repertorio motivi più semplici, come Pera matura e Il cane di stoffa.
La canzone viene presentata in seconda esecuzione da Jody Miller, ma un'altra cantante presente alla stessa edizione del Festival, Dusty Springfield, decide di farla sua e di inciderla una volta tornata a Londra. Nella sua versione in lingua inglese, intitolata You Don't Have to Say You Love Me, il brano fa il giro del mondo entrando nelle classifiche di vendita di moltissimi paesi. Numerosi artisti di fama internazionale, tra cui Elvis Presley, vorranno includerla nel loro repertorio, tanto che You Don't Have to Say You Love Me è divenuta con gli anni un classico di tutti i tempi. Dopo altre partecipazioni a Sanremo (Una casa in cima al mondo, Io per amore, Le solite cose), a "Un disco per l'estate" (Quando è sera nel 1964, Pensa solo a me nel 1965, Svegliati amore nel 1966, Un brivido di freddo nel 1967 e Il sole della notte nel 1968), al Festival delle Rose (Gianni) e a "Canzonissima", il suo successo commerciale come cantante comincia a declinare.
Scaduto il contratto con la Columbia, casa discografica con cui aveva esordito, firma con la Carosello che tenta il rilancio attraverso nuove partecipazioni a Sanremo (Che effetto mi fa, 1970, L'ultimo romantico, 1971, Ci sono giorni, 1972). Nel 1976 si avvicina alla canzone "impegnata", pubblicando per la Produttori Associati l'album Certe volte..., che vede all'armonica la collaborazione del giovane cantautore veroneseMassimo Bubola, che firma anche il testo di Naturale, e alla batteria Tullio De Piscopo. Una canzone di questo disco, Mario, diventerà molto nota tre anni dopo nell'interpretazione di Enzo Jannacci.
La seconda carriera come autore di colonne sonore (1973-presente)
Nel 1973 esordisce come musicista di colonne sonore con il thrillerA Venezia... un dicembre rosso shocking (Don't Look Now) di Nicolas Roeg. Il film è un successo clamoroso e gli vale il premio della stampa inglese, conferito dalla prestigiosa rivista Films and Filming, per la migliore colonna sonora dell'anno.[5] Il regista Marcello Aliprandi lo chiama per musicare Corruzione al palazzo di giustizia con Franco Nero e Un sussurro nel buio, un altro thriller in cornice veneziana. Proprio mentre sta musicando quest'ultimo, Donaggio viene contattato da Brian De Palma che, avendo apprezzato il suo lavoro con Roeg, gli chiede di realizzare una colonna sonora nello stile di Bernard Herrmann, appena scomparso; il risultato è eccezionale. Nonostante il film successivo di De Palma, Fury, venga musicato da John Williams, il regista statunitense richiama Donaggio per Home Movies, ammettendo che la sua musica è più funzionale al suo cinema.
Sempre molto attivo per la televisione, Donaggio è tornato all'horror statunitense con il brillante Il figlio di Chucky, in cui cita con ironia gli stilemi musicali resi celebri in Carrie e Horror Puppet. Tra i suoi lavori più recenti, quelli per i film di Sergio Rubini e soprattutto La terra e Colpo d'occhio. Negli ultimi anni c'è stata una grande collaborazione tra Pino Donaggio e Rai Fiction; Donaggio è quindi l'autore delle musiche di molte fiction italiane, tra cui quelle della serie Don Matteo. Nel 2013 compone la colonna sonora del film Patrick: Evil Awakens diretto da Mark Hartley, remake del film Patrick del 1978. L'11 febbraio 2015 è ospite durante la seconda serata del 65º Festival di Sanremo condotto da Carlo Conti ricevendo il Premio alla Carriera Festival di Sanremo. Nel febbraio 2018 viene scelto come presidente della giuria di esperti per il 68º Festival di Sanremo dal direttore artistico Claudio Baglioni.[6] Da giugno 2018 è al lavoro come autore del nuovo album di Massimo Ranieri che uscirà nella primavera del 2019, con la produzione di Mauro Pagani.
Nel 2019 gli viene assegnato il Premio Tenco alla carriera.[7]
Da tempo lontano dalle scene, nel novembre 2021 è ospite di Serena Bortone nel programma Oggi è un altro giorno, facendosi intervistare tra carriera e vita privata. Inoltre dopo tantissimi anni dall'ultima volta, torna a cantare Io che non vivo, grande celebre successo che lo fece arrivare all'apice della popolarità.
