Après l'obtention en 1959 d'un diplôme avec mention du New College de l'université d'Oxford, il travaille plusieurs années en Australie, puis aux États-Unis, avant de rentrer définitivement en Angleterre où il devient responsable du département d'anglais au Hereford College of Education.
En littérature, il publie d'abord de la poésie avant d'écrire, à partir de 1968, des nouvelles pour le magazine britannique de science-fictionNew Worlds.
Publié en français sous le titre La Joueuse de flûte, traduit par Claire Malroux, Paris, Presses de la Renaissance, coll. « Les Romans étrangers », 1984, 220 p. (ISBN2-85616-284-3)
Birthstone (1980)
The White Hotel (1981)
Publié en français sous le titre L’Hôtel blanc, traduit par Pierre Alien, Paris, Albin Michel, coll. « Les grandes traductions », 1982, 285 p. (ISBN2-226-01479-9) ; réédition, Paris, LGF, coll. « Le Livre de poche » no 5765, 1983 (ISBN2-253-03208-5)
Ararat (1983)
Publié en français sous le titre Ararat, traduit par Claire Malroux, Paris, Presses de la Renaissance, coll. « Les Romans étrangers », 1983, 227 p. (ISBN2-85616-267-3) ; réédition, Paris, Seuil, coll. « Points. Roman » no 196, 1985 (ISBN2-02-008718-9)
Swallow (1984)
Publié en français sous le titre Poupées russes, traduit par Brice Matthieussent, Paris, Presses de la Renaissance, coll. « Les Romans étrangers », 1985, 279 p. (ISBN2-85616-329-7)
Love train (anthologie parue en français), traduit par Éric Sarner, Paris, Éditions Maren Sell, coll. « Petite bibliothèque européenne du XXe siècle », 1988, 148 p. (ISBN2-87604-020-4).
(en) Hana Wirth-Nesher, « The Ethics of Narration in D.M. Thomas's "The White Hotel" », The Journal of Narrative Technique, vol. 15, no 1, , p. 15-28 (lire en ligne)