Rodák z Portlandu v americkém státu Oregon svou kariéru zahájil ve společnosti Ampex, kde se například podílel na vývoji nahrávání na videopásky. Svou firmu založil v roce 1965 v Londýně. Podnik měl zpočátku pouze čtyři zaměstnance, do povědomí lidí se později zapsal i díky technologii prostorového zvuku. Dolby v roce 1976 firmu přestěhoval do San Franciska a rozšířil ji o další kanceláře, laboratoře a výrobní závody v Kalifornii.
Syn filmaře a spisovatele Toma Dolbyho vlastnil více než 50 patentů registrovaných v USA. Za svou práci dostal ocenění Oscar, Emmy a Grammy. Podle současného předsedy správní rady společnosti Dolby Laboratories Kevina Yeamana byl "skutečným vizionářem".
