1926 yılında Bursa'da dünyaya geldi. İlk ve Ortaöğrenimini tamamladıktan sonra Fransa'ya gitti. Fransa'da iktisat ve siyasal bilimler eğitimi gördü. 1955'de Türkiye'ye dönerek Ortadoğu Amme İdaresi Enstitüsü'nde asistan oldu. 1956'dan sonra haftalık Akis ve Kim dergilerinde yazıları yayımlandı. Cumhuriyet Halk Partisi'nin (CHP) Araştırma Biriminde çalıştı ve partinin yayın organı Ulus Gazetesinde yazılar yazdı. 27 Mayıs 1960'tan sonra CHP kontenjanından Kurucu Meclise üye seçildi. 1961 Anayasasının hazırlanmasında görev aldı. 1960-61'de Vatan ve Ulus Gazetelerinde yazarlık, Ankara Radyosunda dış haber yorumculuğu yaptı.
1961'de Mümtaz Soysal ve Cemal Reşit Eyüboğlu ile birlikte Yön Dergisini kurdu. 1967'ye değin yayınlanan Yön Dergisi,1960'tan sonra belirli bir gelişme gösteren Türkiye Sol Hareketi içinde bir tür "Kemalist sosyalizm" anlayışının savunuculuğunu yaptı. 1960 sonrası sol düşünce ve eylemin biçimlenmesinde derin etkileri olan bu dergi , 1930'lardaki Kadro hareketinin görüşleriyle önemli benzerlikler taşıyordu. Avcıoğlu'na göre üstyapı alanında başarılı olan Kemalist devrim altyapıda, dışa bağımlı sermaye ile toprak ağalarının etkisini kıramamıştı. Dolayısıyla Kemalist devrimin altyapıda sürdürülmesi, radikal bir toprak reformu ,devletçi sanayileşmenin ve ekonomik alanda tam bağımsızlığın gerçekleştirilmesi halen Türkiye'nin gündemindeydi.
Doğan Avcıoğlu 1968'de yayınladığı Türkiyenin düzeni adlı kitabında Türkiye'nin geri kalmışlığının nedenlerini araştırıyor, yukarıdaki öğeleri içeren "Milli Devrimci Kalkınma Modeli" adını verdiği bir tür devletçi- sosyalist bir ekonomi modeli öneriyordu. Topladığı ilgi kadar eleştiriye de uğrayan Türkiye'nin Düzeni adlı yapıt siyasal etkisinin yanı sıra, Türkiye'nin sosyo-ekonomik yapısı ve tarihi üzerine araştırmaların yaygınlaşmasında çığır açıcı bir rol oynamıştır.
Doğan Avcıoğlu, 1963-65 arasında Türk-iş Araştırma Merkezi Müdürlüğü, 1968-69'da CHP Yüksek Danışma Kurulu Üyeliği yaptı.1969'da Yön'deki siyasal görüşlerini daha net bir şekilde dile getirdiği haftalık Devrim gazetesini çıkardı. Bu Gazete 12 Mart 1971 Muhtırasında kapatıldı.
Avcıoğlu 1971'de yayımladığı Devrim Üzerine adlı kitabında, öngördüğü devrim stratejisi ve programı konusundaki görüşlerini dile getirdi. Ona göre devrim, Kemalist aydınların yol göstericiliğinde, Kemalist askerlerin öncülüğünde bir geniş cephe tarafından gerçekleştirilebilirdi.
12 Mart döneminde emekli general Cemal Madanoğlu ile birlikte tutuklanarak, orduyu isyana teşvik iddiasıyla yargılandı ve beraat etti.
1973 sonrasında siyasal yaşama katılmadı. Milli Kurtuluş Tarihi ve Türklerin Tarihi adlı çalışmalarını hazırladı. 4 Kasım 1983'de öldü.
