Dieudonné was geboren en getogen in Rijsel, en volgde een opleiding in Engeland, waar hij kennis met de algebra maakte. Hij werd in 1924 toegelaten tot de École normale supérieure, waar André Weil een tijdgenoot was, en begon zijn onderzoek in de complexe functietheorie. Hij was in 1934 een van de groep normaliens, bijeengeroepen door André Weil, die de groep Bourbaki zou oprichten.
Hij baarde in 1959 tijdens een Bourbaki-conferentie opzien met zijn uitspraak: À bas Euclide! Mort aux triangles!, Weg met Euclides! dood aan de driehoeken!