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)
Sphinx (1986)
Summit (1987)
Lying Together (1990)
Flying in to Love (1992)
Pictures at an Exhibition (1993)
Eating Pavlova (1994)
Lady with a Laptop (1996)
Memories and Hallucinations (1998)
Charlotte (2000)
Hunters in the Snow (2014).
Recueil de nouvelles
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)