In 1910, drie jaar na het voltooien van zijn opleiding aan de technische universiteit van München, kwam Dornier in dienst van de luchtschipfabriek Luftschiffbau Zeppelin GmbH in Friedrichshafen. In 1911 ontwierp hij een volledig metalen vliegtuig en Ferdinand von Zeppelin gaf hem de leiding over de "Abteilung Do", een aparte divisie binnen het bedrijf.
Dornier richtte zich voornamelijk, maar zeker niet alleen, op de bouw van vliegboten.
In 1925 verkende de poolreiziger Roald Amundsen de Noordpool met een Dornier Wal-vliegboot.
De Do X in 1929, het grootste vliegtuig van zijn tijd
In 1929 introduceerde Dornier de Dornier Do X, destijds het grootste vliegtuig ter wereld. In 1931 vloog het toestel, dat 169 passagiers kon vervoeren, van Duitsland naar New York. Vanwege de hoge kosten werd de Do X geen commercieel succes.
Toen in het naoorlogse Duitsland de bouw van vliegtuigen door de geallieerden werd verboden, vestigde Dornier een fabriek in Spanje die de basis van de nieuwe vliegtuigfabriek van Dornier zou vormen.
Kort na de opheffing van het verbod in 1955 opende Dornier een fabriek in de buurt van München. Hier werd de Dornier Do 27 geproduceerd; een toestel dat gebruikt kon worden als verkennings-, ambulance- of transportvliegtuig.
In 1962 trok Dornier zich terug uit de leiding van het bedrijf. Na zijn dood op 5 december 1969 ging de Dornier-groep over op zijn weduwe en zes zonen.
