Der Vater von Logue war katholischerPriester, der aber auf die Ausübung seines Berufes verzichtete, heiratete und vier Kinder hatte. Donal Logue wuchs in El Centro, Kalifornien, auf, wo er Schülersprecher an seiner High School war. Später studierte er Geschichte an der Harvard University und Schauspielkunst an der LondonerBritish American Drama Academy.
Logue trat in einigen Theaterstücken und seit 1990 auch in Fernsehfilmen auf. Sein erster Kinofilm war Sneakers – Die Lautlosen aus dem Jahr 1992. In dem Thriller Bad Guys spielte er neben Molly Ringwald eine der Hauptrollen und trat in Blade neben Wesley Snipes auf. In der Komödie Die Braut, die sich nicht traut spielte er die Rolle des Brian, der von seiner Verlobten Maggie Carpenter (Julia Roberts) kurz vor der Hochzeit verlassen und später katholischer Priester wird.
Logue spielte in den Jahren 2001 bis 2005 eine Hauptrolle in der FernsehserieKeine Gnade für Dad. In den Jahren 2003 bis 2005 trat er in einigen Folgen der Fernsehserie Emergency Room – Die Notaufnahme auf. 2008 und 2009 spielte er in der zweiten Staffel der amerikanischen Fernsehserie Life die Rolle des Polizei-Captain Tidwell. Von 2014 bis 2019 spielte er die Hauptrolle des Harvey Bullock in der Serie Gotham.