Ծնվել է ՌԴ Ուֆա քաղաքում: Եղել է հրեա թատերական ռեժիսոր Դոնաթ Մեչիկի և ազգությամբ հայ, գրականության սրբագրիչ Նորա Դովլաթյանի որդին: 1944թ-ից ապրել է Լենինգրադում (այժմ՝ Սանկտ Պետերբուրգ): 1959թ. ընդունվել է Լենինգրադի Ժդանովի անվան պետական համալսարանի լեզվաբանական ֆակուլտետ և սովորել երկուսուկես տարի, որտեղ շփվել է հանրաճանաչ գրողների և նկարիչների հետ, ինչպիսիք էին Եվգենի Ռեյնը, Իոսիֆ Բրոդսկին, գրող Սերգեյ Վոլֆը, նկարիչ Ալեքսանդր Նեժդանովը և ուրիշներ: Համալսարանից հեռացվել է վատ սովորելու պատրվակով։ Վերադառնալով զինվորական ծառայությունից` զբաղվել է լրագրությամբ, թղթակցել բազմաթիվ պետերբուրգյան պարբերականների, ընդունվել է ԼՊՀ ժուռնալիստիկայի ֆակուլտետ, աշխատել է նաև Լենինգրադի նավաշինական ինստիտուտի «За кадры верфям» պարբերականում, գրել է պատմվածքներ։ Հրավիրվել է ժամանակի հայտնի ռուս գրողներ Մարամզինի, Եֆիմովի, Վախտինի և Գուբինի կողմից ստեղծված «Քաղաքացիներ» գրական խումբ։ Աշխատել է խորհրդային շրջանի ռուս հայտնի գրող Վերա Պանովայի գրական քարտուղար: 1972-75թթ ապրել է Էստոնիայում։ Տալին քաղաքի գրանցում ստանալու համար երկու ամիս աշխատել է կաթսայատանը հնոցապան, միաժամանակ հանդիսացել է «Սովետսկայա Էստոնիա» թերթի արտահաստիքային թղթակից։ Հետագայում աշխատանքի է ընդունվել Էստոնական ծովային նավագնացության կողմից թողարկվող «Моряк Эстонии» շաբաթաթերթում՝ զբաղեցնելով պատասխանատու քարտուղարի պաշտոն։ Հանդիսացել է «Երեկոյան Տալին» քաղաքային թերթի արտահաստիքային թղթակից։ 1972թ. ընդունվել է աշխատանքի «Սովետսկայա Էստոնիա» թերթի ինֆորմացիոն բաժնում։ Իր «Փոխզիջում» գրքում տեղ գտած պատմվածքներում պատմել է «Սովետսկայա Էստոնիա» թերթում որպես թղթակից աշխատած տարիների իր լրագրողական գործունեության մասին։ Պատմել է նաև թերթի խմբագրության և իր գործընկեր-լրագրողների աշխատանքի մասին։ Իսկ առաջին «Հինգ անկյուններ» ժողովածուն ոչնչացվել է Էէստի Ռաամատ հրատարակչությունում, Էստոնական ԽՍՀ-ի ՊԱԿ-ի հրամանով։ Որոշ ժամանակ աշխատել է էքսկուրսավար Պսկովի մոտակայքում գտնվող Պուշկինյան արգելոցում: 1975թ. վերադարձել է Լենինգրադ և աշխատել «Костёр» ամսագրում։ Գրել է արձակ երկեր։ Ամսագրերը մերժել են նրա ստեղծագործությունները։ Արտադրական թեմայով «Հարցազրույց» պատմվածքը լույս է տեսել 1974թ., «Юность» ամսագրում։ Հեղինակն իր ստեղծագործությունները հրատարակել է ոչ օրինական կերպով, ինչպես նաև տարագրության մեջ հրատարակվող «Континент», «Время и мы» ամսագրերում։ 1976թ. առաջին անգամ նրա գործերից մի քանիսը տպագրվել են արևմտյան մի քանի ռուսալեզու պարբերականներում, որի պատճառով գրողին հեռացրել են ԽՍՀՄ լրագրողների միությունից: 1978թ. իշխանությունների հետապնդումների պատճառով գրողն արտագաղթել է ԱՄՆ և բնակություն հաստատել Նյու Յորքի Ֆորեստ Հիլս շրջանում։ Այստեղ նա դարձել է ռուս վտարանդի մտավորականների կողմից բացված «Նոր ամերիկացի» շաբաթաթերթի գլխավոր խմբագիրը։ Այս ամսագրի խմբագրակազմի անդամներն էին Բորիս Մետերը, Ալեքսանդր Գենիսը, Պյոտր Վայլը, բալետային և թատերակա լուսանկարիչ Նինա Ալովերտը, պոետ և էսսեիստ Գրիգորի Ռիսկինը և ուրիշներ։ Թերթում հաջորդաբար լույս են տեսել նրա արձակ ստեղծագործությունները։ Գրողը 1980-ական թվականների կեսերին արդեն մեծ հաջողություն է ունեցել ընթերցողների շրջանում և տպագրվել է հեղինակավոր «Партизан Ревью» և «The New Yorker» պարբերականներում։ Տարագրության 12 տարիներին թողարկել է 12 գիրք ԱՄՆ-ում և Եվրոպայում։ ԽՍՀՄ-ում նրան գիտեին ոչ օրինական հրատարակություններից և «Ազատություն» ռադիոկայանի հեղինակային հաղորդման շնորհիվ։ Հրատարակվել են նրա «Անտեսանելի գիրք» (1977թ.), «Կոմպրոմիս» (1981թ.), «Արգելոց» (1983թ.), «Մերոնք» (1983թ.), «Միայնակների քայլերթ» (1983թ.), «Արտասահմանցին» (1986թ.), «Պատկերացում» (1987թ.), «Մասնաճյուղ» (1990թ.), «Գրառումների գրքեր» (1990թ.) գրքերը: Նրա գործերը թարգմանվել են աշխարհի ավելի քան 30 լեզուներով: Իր հայկական արմատներին անդրադարձել է «Մերոնք» գրքում: Մահացել է Նյու Յորքում, թաղված է Քվինս թաղամասի Մաունթ Հեբրոն հրեական գերեզմանոցի հայկական մասում: 2014թ. ԱՄՆ-ի Նյու Յորք քաղաքի քաղաքային իշխանությունների որոշմամբ Քուինս շրջանում բացվել է Սերգեյ Դովլաթովի անվան փողոց, որտեղ նա բնակվել է 10 տարի։