1883年，多诺万出生在美国纽约州的布拉罗，父亲是一名铁路警察。小时候，多诺万身体强壮、个性勇敢，曾经是橄榄球队的明星球员。在哥伦比亚大学法学院就读时，他和未来的美国总统富兰克林·罗斯福成为同班同学。毕业后，多诺万回到家乡，迎娶了当地首富的女儿，拥有了百万家产。
美国加入第一次世界大战后，多诺万也参军入伍，并成功领导了由“爱尔兰恶棍”组成的69团。在法国战场上，多诺万带领69团突破了三面包围，成功穿过了乌尔克河。因为战场上的英勇表现，多诺万获得了十字勋章。有趣的是，军人并不会将勋章带到战场上，那样只会让自己成为敌人狙击的目标。多诺万则恰恰相反，他喜欢将勋章挂在身上，以鼓舞士兵作战。多诺万喜欢开玩笑说：“他们打不中我，自然不会打你们。”
一战后，多诺万以战争英雄的身份回到了家乡，并被授予了荣誉勋章。告别了战场上的峥嵘岁月，多诺万成为一名从业律师。很快，他就厌倦了这份职业，他去参加纽约州副州长的竞选，最后遭遇失败。后来，他获得了美国联邦政府地方检察官的任命，成为美国司法部刑事总检察长的助理。
在地方检察院工作一年后，多诺万辞掉了工作，搬到纽约开办了律师事务所，赚到了一笔钱。永不安分的多诺万再次参加选举，这一次他竞选的是纽约州的州长，可惜，还是以失败告终。事实证明，多诺万真的没有什么政治头脑，在爱尔兰选民心中，他大手大脚、花费无度，更像是生活富裕的共和党人。
在政治上不得志的多诺万将兴趣全部放在了旅行上。虽然他已经是一家之主，同时还是两个孩子的父亲，他和家人在一起的时间却非常少。多诺万的行踪不定，今天在华盛顿，明天就可能在开曼群岛，因此，在他妻子的日记上，最常出现的话就是“比尔今天不在家”。
多诺万出行的名目是联系海外的业务或者休闲旅行，实际上，他也做一些搜集情报的工作。在二战前，美国尚且没有一个正式的情报机构，美国的外交官也认为，间谍活动实在不符合绅士风格。因此，一些商人和律师就会扮演情报员的角色，为美国政府提供一些可靠的消息。
很显然，多诺万经历了一个漫长曲折的过程，才找到他真正感兴趣的东西——谍报。1939年，多诺万在西班牙会见了弗朗西斯科·弗朗哥，拜访了意大利的总理墨索里尼，游历了德国的周边各国。多诺万对外声称是休闲旅行，实际上是为一个秘密组织搜集情报。
在英国，多诺万结识了一位加拿大商人——威廉·斯蒂芬森。和多诺万一样，斯蒂芬森也参与了一战，并且取得了不错的战绩。此后，多诺万和斯蒂芬森便成了亲密无间的朋友，而多诺万并不知道，斯蒂芬森还有另外一个身份，他是英国军情六处的间谍。当他们足够熟悉之后，斯蒂芬森向多诺万坦白了自己的身份，并且邀请多诺万加入反***的战争，多诺万欣然允诺。
随后，多诺万跟随斯蒂芬森前往伦敦，会见了军情六处的首脑和英国国王乔治六世。实际上，英国的情报机构要比美国早很多，即使在世界范围内，英国的军情六处也算是老资格了。不过，当英国人看到德国军队汹涌来袭时，特别迫切地希望和美国建立同盟，尤其是在情报机构方面。因此，多诺万在英国受到了极大的礼遇，首相丘吉尔不厌其烦地向多诺万介绍英国的谍报经验。
1941年，多诺万回到美国，向总统罗斯福建议效仿英国，在美国建立一个统一的中央情报机构。考虑到当下的形势，罗斯福下令成立美国的情报协调局，主要从事对敌国的战略情报研究，收集有关国家的政治和军事情报。
实际上，当时的美国官员非常反感间谍活动，当德国军队横扫欧洲，威胁英国时，美国国务院仅有18人在从事情报工作，直到日本偷袭珍珠港，这一状况才得以改变。不过，即使战略情报局宣布成立，军方的情报机构和战争信息局、联邦调查局以及国务院仍对多诺万的工作进行限制，为此，他不得不和各个部门争斗，产生摩擦也是不可避免的。幸好，多诺万似乎从来不惧怕争斗，有时候，他还会先斩后奏，采取先发制人的策略。
工作时，情报协调局分成两个部分，对外公开的部分是从事情报的分析和研究工作。多诺万招聘了许多学者，要求这些学者监听敌国的广播，研究农业报告、工业统计、科技杂志和当地的报纸，还要了解德国占领区发生的一切。
隐秘工作则效仿了英国的谍报模式，在敌后从事破坏、游击战等活动。情报协调局和后来的战略情报局共有五个专业部门：秘密情报处负责谍报工作；特别行动处负责破坏与颠覆活动；反情报处负责防谍工作，并执行特别行动处的任务；心战行动处负责制造和传播“黑色”信息；作训处负责训练打入敌占区的游击队。此外，还有财务管理、通讯联系、人员招聘和训练等后勤部门。
情报协调局转变为战略情报局后，多诺万领导的机构被放置在参谋长联席会议之下，依然由多诺万直接领导。可以说，多诺万的头脑非常灵活，在工作中也形成了自己的风格。战略情报局的工作氛围很好，管理宽松，工作人员可以随心所欲。招募情报人员时，多诺万不会花时间和精力去调查对方的背景，只要有从事情报工作的才能，就会被多诺万收入麾下，因此，他并不介意情报人员有前科。
多诺万有着无穷无尽的想象力，这也使得他的情报工作看起来充满戏剧性。多诺万曾经领导情报人员酝酿了一个针对希特勒的计划：向希特勒的食物中投放雌性激素，使其日渐女性化，降低他的攻击性。情报人员选择了一种无色无味、效果缓慢而微妙的雌性激素，在服用数周或者数月后，效果就会出现。
不过，这项任务的难度在于，需要情报人员能够接触到希特勒的日常饮食，而且不被他的试毒师发现。有趣的是，英国的情报系统非常重视这项计划，甚至已经派人潜伏在德国，成功地在希特勒身边安插了间谍。若不是前方的战事局面有所改变，这项计划可能已经实施了。
多诺万还设想过在蝙蝠身上绑上燃烧装置，用飞机空投到日本，由于日本人的房屋都是木质结构，这样就能让日本人的房子着火。除此之外，还有单枪匹马地参与秘密谈判、煽动政变、开展暗杀等策略。战略情报局的心理学家还提出一个大胆的想法，如果德国的士兵接触到大量的色情作品，他们就会变得士气低落。于是，多诺万让情报人员去收集淫秽书籍，准备空投给德军总部，后来被一位军官认定为“无厘头”而没能实施。
当然，多诺万的脑子里并不完全是这些荒诞的想法，长期以来，他都建议罗斯福建立一个长久的中央情报机构，也希望自己能够担任这个机构的主要负责人。可惜的是，在罗斯福时代，他的梦想并没有实现，到了杜鲁门时代，战略情报局被解散，多诺万也被撤职，他一生中最辉煌的政治生涯就此结束。
直到1947年，杜鲁门听从了内阁成员的建议，建立了中央情报局。在第一任局长罗斯科·伦科特由于不喜欢这份工作选择辞职后，多诺万希望自己能够成为继任的中情局局长，但因杜鲁门不喜欢他脑子里的想法，最终未能如愿。1953年，艾森豪威尔担任总统时，多诺万被任命为驻泰国大使，不久后，他开始出现老年痴呆的症状，不得不住进医院。
1959年，多诺万因病去世，享年76岁。尽管多诺万一生中从未担任过中央情报局的局长，却为中情局的诞生做出了重大的贡献。在他培养的大批人才中，很多人后来都成为中央情报局的骨干人员，其中还有4人先后当上了中情局的局长，他们是艾伦·杜勒斯、理查德·赫尔姆斯、威廉·科尔比和威廉·凯西。为此，艾森豪威尔称他为“美国最后的英雄”。
