Az élete első tíz évét Berlin Grunewald kerületében töltötte. Apját 1938-ban Lipcsébe helyezték át birodalmi bírónak (Reichsgerichtsrat). 1940 és 1944 között Ettalban iskolában tanult és az internátusban élt.
1945 májusában néhány napra kanadai hadifogságba esett.
1946-ban érettségizett a Szent Ottilien-i bencés kolostorban Eresingben. Majd a Lajos–Miksa Egyetemen jogot tanult.
Dohnányi 1957 óta az SPD tagja. 1979-ben az SPD tartományi elnökévé választották Rajna-vidék-Pfalz tartományban.
1969-től 1981. június 24-i lemondásáig a Bundestag tagja volt.
1969-ben parlamenti államtitkár az oktatásügyi minisztériumban majd 1972-ben oktatásügyi miniszter lett.
1976. december 16-án a Külügyminisztérium államminiszterévé nevezték ki.
1981. június 24-én Dohnányit Hamburg Első polgármesterévé választották Hans-Ulrich Klose utódjaként.
A párton belüli hatalmi intrikák és a politikai térhiány miatt Dohnányi 1988. június 8-án lemondott a polgármesteri tisztségről.
Notenbankkredit an den Staat?: Beiträge und Stellungnahmen zu dem Vorschlag, öffentliche Investitionen mit zins- und tilgungsfreien Notenbankkrediten zu finanzieren. Klaus von Dohnanyi (Hrsg.). [Willi Albers ...]. 1. Aufl., Nomos Verlagsgesellschaft, Baden-Baden 1986. (Schriften zur monetären Ökonomie; 22) ISBN 3-78901214-9
Nationale Interessen. Orientierung für deutsche und europäische Politik in Zeiten globaler Umbrüche. Siedler Verlag, München 2022, ISBN 978-3-8275-0154-7
Magyarul
Nemzeti érdekek. Útmutatás a német és az európai politika számára a globális átalakulások korába; ford. Mesés Péter; Habsburg Ottó Alapítvány, Budapest, 2022 (Magistra vitae)
Irodalom
Jochen Thies: Die Dohnanyis. Eine Familienbiografie. Propyläen, München 2004, ISBN 3-549-07190-6
Marikje Smid: Hans Dohnanyi – Christine Bonhoeffer. Eine Ehe im Widerstand gegen Hitler. Gütersloher Verlagshaus, Gütersloh 2002, ISBN 3-579-05382-5
Ez a szócikk részben vagy egészben a Klaus von Dohnanyi című német Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.