Русский советский писатель, поэт, публицист; автор романов «Державин», «Обезьяна приходит за своим черепом», «Хранитель древностей», «Факультет ненужных вещей»;
автор сценария фильма «Шествие золотых зверей», в котором использованы мотивы его самых известных романов (1979, режиссер Т. Вульфович, в главных ролях И. Ледогоров и Г. Байкштите).
Родился в Москве. Отец, Иосиф Витальевич Домбровский, — адвокат. Мать, Лидия Алексеевна Крайнева, — биолог.
В 1932 году Домбровский закончил Высшие литературные курсы в Москве. Тогда же впервые арестован и выслан в Казахстан. Живет в Алма-Ате, работает научным сотрудником в республиканском музее, пишет роман «Державин». В 1937 году арестован во второй раз, но отпущен на волю. В 1938 году повесть «Державин» («Крушение империи») опубликована. В 1939 году Домбровского арестовывают в третий раз, и до 1943 года Ю. О. находится в заключении на Колыме. В 1944 году его досрочно освобождают по инвалидности. Он возвращается в любимую Алма-Ату, работает в театре, читает курс лекций по В. Шекспиру, пишет роман «Обезьяна приходит за своим черепом». В 1946 году пишет цикл новелл о Шекспире «Смуглая леди». В 1949 году Домбровского арестовывают в четвертый раз, и до 1956 года он в заключении в Тайшетлаге.
Десять лет спустя Ю. О. Домбровский реабилитирован за отсутствием состава преступления. 
В 1959 году наконец опубликован роман «Обезьяна приходит за своим черепом», принесший Домбровскому известность даже за пределами СССР. В 1964 году журнал «Новый мир» публикует роман «Хранитель древностей». Писатель заключает с журналом договор на второй роман дилогии «Факультет ненужных вещей». В 1969 году выходит книга «Смуглая леди». В этом же году Ю. О. становится женатым человеком. Его избранница — филолог Клара Турумова. В 1974 году в Алма-Ате выходит книга «Факел», очерки Домбровского о казахских художниках, а четыре года спустя роман «Факультет ненужных вещей» опубликован в Париже.
В 1978 году, вскоре после своего дня рождения (Домбровскому исполнилось 69 лет), он смертельно избит возле Дома литераторов. 29 мая этого же года Ю. О. скончался в больнице. Похоронен на Кузьминском кладбище Москвы.

Не биография, а сплошное испытание, сплошное несчастье, которое при этом человека не сломило. Прав Д. Быков: «Он умудрился о следствии и тюрьме тридцать седьмого написать смешно, а на ужаснейшем не стал сосредоточиваться, хотя ничего не забыл <…>; иногда мне кажется даже, что эмоции, вызываемые рассказами и романами Домбровского, — умиление, восторг, гордость за человечество, — более высокого порядка, чем шаламовская ледяная антропофобная ненависть».
Усилиями вдовы писателя, Клары Файзулаевны Турумовой-Домбровской, в 1992 году в издательстве «Терра» вышло в свет Собрание сочинений Ю. Домбровского в 6 томах, а в конце 2010 года в издательстве «ПРОЗАиК» вышел в свет его последний «роман в повестях и рассказах» «Рождение мыши» — через тридцать лет после смерти автора и через пятьдесят после написания. 
Из всех стихотворений, написанных Ю. О. Домбровским, при жизни писателя напечатано только одно — «Каменный топор» (1939, «Литературный Казахстан»).

«Теперь последнее — почему я 11 лет сидел за этой толстой рукописью. Тут все очень просто — не написать ее я никак не мог. Мне была дана жизнью неповторимая возможность — я стал одним из сейчас уже не больно частых свидетелей величайшей трагедии нашей эры. Как же я могу отойти в сторону и скрыть то, что видел, что передумал? Идет суд. Я обязан выступить на нем. А об ответственности, будьте уверены, я давно предупрежден…».

Домбровский. К историку (1965)