Родился в Париже в 1726 году; в 12 лет обнаруживал столь очевидные художественные способности, что отец определил его в ученики к Ш. Ванло́. В 1746 году Дуайен получил римскую премию и, отправившись в Италию, изучал там произведения преимущественно А. Карраччи, Ланфранко, Пьетро да Кортона и Солимены.
По возвращении в Париж в 1755 году, вначале не нашёл достаточного признания своему таланту в обществе, пристрастном к жеманству и пустой миловидности в искусстве; но выставленная им в салоне картина «Смерть Виргинии» доставила ему громкую известность.
За другую картину, «Юпитер и Геба», в 1759 году парижская Академия живописи и скульптуры приняла его в свои члены. В 1767 году закончил лучшее из своих произведений — «Miracle des Ardens» (св. Женевьева молитвой прекращает свирепствующую в Париже чуму; церковь св. Роха в Париже). В том же 1767 году Дуайен получил профессорское звание.
После смерти Ванло́ ему было поручено закончить начатое этим художником живописную роспись капеллы св. Григория в церкви дома Инвалидов.
Революционные смуты во Франции побудили Дуайена принять предложение российской императрицы Екатерины II, давно приглашавшей его в Санкт-Петербург. Прибыв туда в 1791 году, он поселился в одном из дворцовых зданий, стал получать по 1200 р. жалованья в год и вообще пользовался большим благоволением у императрицы и, по её кончине, у императора Павла I. По их поручению он произвёл немало работ, преимущественно декоративного характера, и расписал, в числе прочего, два потолка для Георгиевского зала в Зимнем дворце (сгоревшие в 1837-м), потолок в здании Старого Эрмитажа («Добродетели представляют русское юношество Минерве») и потолок в опочивальне императора Павла I.
В 1798 г. Дуайен был определён в профессоры Императорской Академии художеств и, исполняя эту должность по 1801 году, повлиял на образование многих русских живописцев. Умер в Санкт-Петербурге в 1806 г.
Sahut M.-C., Volle N.Diderot & l'art de Boucher à David : les Salons, 1759–1781 : [фр.] : [exposition] Hôtel de la Monnaie, 5 octobre 1984 — 6 janvier 1985 / Marie-Catherine Sahut et Nathalie Volle, commissaires de l'expos.. — Paris : Ministère de la culture, Editions de la Réunion des musées nationaux, 1984. — 548 p.
Власов В. Г. Дуайен Габриэль-Франсуа // Стили в искусстве : Архитектура, графика. Декоративно-прикладное искусство. Живопись, скульптура : словарь : в 3 т. / В. Г. Власов. — СПб. : Кольна, 1996. — Т. 2 : Словарь имён : А—Л. — С. 326. — 543 с., [8] л. ил. — ISBN 5-88737-005-X. — OCLC605179863.
Дуайен, Габриэль Франсуа // Докеры — Железняков. — М. : Советская энциклопедия, 1952. — С. 245. — (Большая советская энциклопедия : [в 51 т.] / гл. ред. Б. А. Введенский ; 1949—1958, т. 15).
Дуайен (Дойен, Доен), Габриэль Франсуа // Георгадзе — Елгин / гл. сост. и библиограф О. Э. Вольценбург ; авторы ст.: Л. А. Беспалова, Н. И. Беспалова, О. А. Живова … [и др.]. — М. : Искусство, 1976. — С. 469. — (Художники народов СССР : Биобиблиограф. слов. : в 6 т. [4 т., 5 кн.] / Акад. художеств СССР, НИИ теории и истории изобраз. искусств ; редкол.: Т. Н. Горина (отв. ред.), Т. К. Вагнер, Б. В. Веймарн … [и др.] ; 1970—, т. 3).
Коновалов Э. Г. Словарь русских художников : новый полный биографический : [дополненный и переработанный] / Э. Г. Коновалов. — М. : Эксмо, 2012. — С. 194. — 618, [1] с. — 2000 экз. — ISBN 978-5-699-53614-6. — OCLC926878270.
Bénézit E.Doyen (Gabriel-François) // Dictionnaire critique et documentaire des peintres, sculpteurs, dessinateurs et graveurs de tous les temps et de tous les pays, par un groupe d'écrivains spécialistes français et étrangers : [фр.] : en 10 vol. / entièrement refondue, revue et corrigée sous la direction des héritiers de E. Bénézit. — Nouvelle edition. — Paris : Gründ, 1976. — T. 3 : Chillida — Duggelin. — P. 663. — 728 p. — ISBN 2-7000-0151-6. — OCLC1033662630.
Blumer M.-L. Doyen (Gabriel-François) / M.-L. Blumer // Dictionnaire de biographie française : [фр.] / sous la dir. de Roman d'Amat,... et R. Limouzin-Lamothe,... ; avec le concours de nombreux collaborateurs. — Paris : Letouzey et Ané, 1967. — T. 11 : Des Planches — Duguet. — Col. 716–717. — 1528 col. — OCLC253353060.
Guicharnaud H. Doyen, Gabriel-François / H. Guicharnaud // Allgemeines Künstlerlexikon : Die bildenden Künstler aller Zeiten und Völker : [нем.] / Saur; [Chefred.: Eberhard Kasten et al.]. — München, Leipzig : Saur, 2001. — Bd. 29 : Donny — Du. — S. 271–272. — LII, 572 S. — ISBN 3-598-22740-X. — ISBN 3-598-22770-1 (Bd. 29). — OCLC642586578.