Beliau memulakan kerjayanya didalam Tentera Laut Imperial Jerman sebelum Perang Dunia I. Pada tahun 1918, beliau memerintah kapal selam SM UB-68 sehingga ia ditenggelamkan oleh tentera British. Dönitz telah dijadikan tawanan perang. Sewaktu didalam kem POW, beliau mencipta satu formula perang laut yang kemudian dipanggilnya Rudeltaktik ("taktik berkumpulan", biasanya disebut "wolfpack").
Pada awal Perang Dunia Kedua, beliau adalah pegawai kanan kapal selam (U-boot) dalam Kriegsmarine, yang dikenali sebagai Befehlshaber der Unterseeboote (BdU). Pada Januari 1943, Dönitz dinaikkan pangkat ke Grossadmiral (Laksamana Besar) dan menggantikan Laksamana Besar Erich Raeder sebagai Panglima Tentera Laut. Dönitz merupakan musuh utama angkatan tentera laut Bersekutu dalam Pertempuran Atlantik. Dari tahun 1939 hingga 1943 pihak U-boot berperang dengan berkesan tetapi kehilangan inisiatif bermula dari Mei 1943. Dönitz mengarahkan armada kapal selamnya bertempur sehingga tahun 1945 bagi meringankan tekanan terhadap cabang-cabang perkhidmatan Wehrmacht (angkatan tentera) yang lain.[4] Sejumlah 648 buah U-boot musnah—429 darinya tanpa mangsa yang terselamat. Tambahan lagi, dari jumlah tersebut, 215 buah kapal selam musnah dalam pelayaran sulung mereka.[5] Kira-kira 30,000 orang dari jumlah 40,000 yang berkhidmat dalam U-boot terkorban.[5]
Pada 30 April 1945, selepas kematian Adolf Hitler dan menurut wasiat terakhir Hitler, Dönitz telah dinamakan pengganti Hitler selaku ketua negara (Staatsoberhaupt), dengan gelaran Presiden Jerman (Reichspräsident) dan Pemerintah Tertinggi Angkatan Tentera. Pada 7 Mei 1945, beliau mengarahkan Jeneral Alfred Jodl, Ketua Staf Operasi Oberkommando der Wehrmacht (OKW), menandatangani Surat Cara Penyerahan Kalah Jerman di Reims, Perancis.[6] Dönitz kekal sebagai ketua Kerajaan Flensburg, nama baru kerajaan Jerman, sehinggalah ia dibubarkan oleh kuasa-kuasa Bersekutu pada 23 Mei.
Dengan pengakuannya sendiri, Dönitz adalah seorang Nazi dan penyokong Hitler yang berdedikasi; beliau berpegang pada kepercayaan anti-Semitik dan menegaskan bahawa para pegawai Kriegsmarine mematuhi pandangan politiknya. Selepas perang, Dönitz didakwa sebagai penjenayah perang utama di perbicaraan Nuremberg atas tiga pertuduhan: konspirasi untuk melakukan jenayah terhadap keamanan, jenayah perang, dan jenayah terhadap kemanusiaan; merancang, memulakan, dan melancarkan perang pencerobohan; dan jenayah terhadap undang-undang peperangan. Beliau didapati tidak bersalah melakukan jenayah terhadap kemanusiaan, tetapi bersalah melakukan jenayah terhadap keamanan dan jenayah perang terhadap undang-undang peperangan. Beliau telah dijatuhi hukuman penjara 10 tahun; setelah dibebaskan, beliau tinggal di sebuah kampung berhampiran Hamburg sehingga kematiannya pada tahun 1980.
Nama Donitz disebut dua kali dalam Wehrmachtbericht (Laporan Kemajuan Angkatan Tentera) iaitu pada 14 Mac 1942 dan 5 Mei 1945. Ini membolehkan beliau tersenarai dalam Daftar Kehormat Tentera Darat Jerman. (Orang-orang atau unit-unit tentera yang disebut dalam Wehrmachtbericht dianggap satu penghormatan besar tentera dan dipandang tinggi)
Beevor, Antony (2002). Berlin – The Downfall 1945. Viking-Penguin Books. ISBN0-670-03041-4.CS1 maint: ref=harv (link)
Busch, Hans-Joachim; Röll (2003). Der U-Boot-Krieg 1939–1945 — Die Ritterkreuzträger der U-Boot-Waffe von September 1939 bis Mai 1945 (dalam bahasa German). Hamburg, Berlin, Bonn Germany: Verlag E.S. Mittler & Sohn. ISBN978-3-8132-0515-2. Unknown parameter |trans_title= ignored (bantuan)CS1 maint: unrecognized language (link)
Dönitz, Karl, Grossadmiral. Memoirs: Ten Years and Twenty Days. Da Capo Press, USA, 1997. ISBN 0-306-80764-5. (reprints 1958 German-language Athenäum-Verlag edition).
Fellgiebel, Walther-Peer (2000). Die Träger des Ritterkreuzes des Eisernen Kreuzes 1939–1945 – Die Inhaber der höchsten Auszeichnung des Zweiten Weltkrieges aller Wehrmachtsteile (dalam bahasa German). Friedberg, Germany: Podzun-Pallas. ISBN978-3-7909-0284-6. Unknown parameter |trans_title= ignored (bantuan)CS1 maint: unrecognized language (link)
Padfield, Peter. Dönitz: The Last Führer. Cassell & Co, UK, 2001
Range, Clemens (1974). Die Ritterkreuzträger der Kriegsmarine. Stuttgart, Germany: Motorbuch Verlag. ISBN978-3-87943-355-1. Unknown parameter |trans_title= ignored (bantuan)
Schaulen, Fritjof (2003). Eichenlaubträger 1940 – 1945 Zeitgeschichte in Farbe I Abraham – Huppertz (dalam bahasa German). Selent, Germany: Pour le Mérite. ISBN978-3-932381-20-1. Unknown parameter |trans_title= ignored (bantuan)CS1 maint: unrecognized language (link)
Scherzer, Veit (2007). Die Ritterkreuzträger 1939–1945 Die Inhaber des Ritterkreuzes des Eisernen Kreuzes 1939 von Heer, Luftwaffe, Kriegsmarine, Waffen-SS, Volkssturm sowie mit Deutschland verbündeter Streitkräfte nach den Unterlagen des Bundesarchives (dalam bahasa German). Jena, Germany: Scherzers Miltaer-Verlag. ISBN978-3-938845-17-2. Unknown parameter |trans_title= ignored (bantuan)CS1 maint: unrecognized language (link)
Davidson, Eugene. The Trial of the Germans: Account of the Twenty-two Defendants Before the International Military Tribunal at Nuremberg. 1997. ISBN 0-8262-1139-9
Hadley, Michael L. U-Boats Against Canada: German Submarines in Canadian Waters. McGill-Queen's University Press: 1985. ISBN 0-7735-0801-5.
Thompson, H.K. & Henry Strutz. Doenitz at Nuremberg, a reappraisal: War crimes and the military professional. Amber Pub. Corp. 1976.
Werner, Herbert A. Iron Coffins: A U-boat Commander's War, 1939–45. 1999. ISBN 0-304-35330-2
Prien, Gunther. Fortunes of War: U-boat Commander. 2000. ISBN 0-7524-2025-9
Herwig, Holger H. Innovation ignored: The Submarine problem in Murray, Williamson and Millet Allan R. ed. "Military Innovation in the Interwar Period". Cambridge University Press 1998
Failure to Learn: American Anti-submarine Warfare in 1942 in Cohen, Eliot A. and Gooch, John. Military Misfortunes Vintage Books 1991