1900年1月25日，多布然斯基出生在俄羅斯帝國(guó)的涅米羅夫，父親是數(shù)學(xué)教師。1910年，舉家遷往基輔。在高中時(shí)，多布然斯基收集了許多蝴蝶并決定成為一名生物學(xué)家。1917年至1921年，多布然斯基就讀于基輔大學(xué)。畢業(yè)后，又留校任教至1924年。隨后，多布然斯基前往列寧格勒，師從尤里·菲利普琴科，在新成立的黑腹果蠅實(shí)驗(yàn)室工作。

1924年8月8日，多布然斯基與遺傳學(xué)家納塔利婭·娜塔莎·西韋爾特澤夫結(jié)婚，婚后育有一女。他的女兒索菲（Sophie）后來(lái)嫁給了美國(guó)人類學(xué)家邁克爾·D·科。

這一階段的俄羅斯經(jīng)歷了第一次世界大戰(zhàn)、1917年俄國(guó)革命和俄國(guó)內(nèi)戰(zhàn)，造成了巨大的社會(huì)動(dòng)蕩。

1927年，多布然斯基在洛克菲勒基金的資助下移民美國(guó)。在哥倫比亞大學(xué)，多布然斯基與利用黑腹果蠅研究遺傳學(xué)的先驅(qū)托馬斯·亨特·摩根成為同事。1930年至1940年，他又追隨摩根前往加利福尼亞理工學(xué)院工作。多布然斯基用大量事實(shí)證明了自然群體中廣泛地存在著遺傳變異。

1937年，多布然斯基出版了《遺傳學(xué)與物種起源》，這是現(xiàn)代綜合進(jìn)化學(xué)說(shuō)的主要論著之一，將達(dá)爾文主義和染色體遺傳理論進(jìn)行了綜合。同年，多布然斯基加入美國(guó)國(guó)籍。

1940年，多布然斯基返回哥倫比亞大學(xué)并一直工作到1962年。隨后，他又前往洛克菲勒學(xué)院（1965年更名為洛克斐勒大學(xué)）直到1971年退休。

1968年6月1日，多布然斯基被診斷患上白血病。1969年2月22日，其妻娜塔莎因冠狀動(dòng)脈血栓去世。多布然斯基自1971年退休后繼續(xù)在加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校工作并擔(dān)任名譽(yù)教授。

1975年夏，多布然斯基的病情加重。12月18日，在前往圣哈辛托作短暫訪問(wèn)的過(guò)程中因心臟衰竭而逝世，終年75歲。

費(fèi)奧多西·格里戈里耶維奇·多布然斯基作為一名優(yōu)秀的遺傳學(xué)家、進(jìn)化生物學(xué)家，其研究結(jié)果對(duì)于當(dāng)代遺傳學(xué)以及進(jìn)化生物學(xué)有重要的參考價(jià)值。