Sau khi học tại Khoa Nghệ thuật của Poitiers, Dominique Pinon chuyển đến Paris và học tại trường diễn xuất Cours Simon. Sự xuất hiện đầu tiên của anh trong điện ảnh là vào năm 1981 trong bộ phim Diva của Jean-Jacques Beineix. Pinon được coi là một diễn viên sân khấu hàng đầu, với vai trò diễn xuất trên sân khấu liên tục từ năm 1985. Cho đến nay, anh đã xuất hiện trong các vở kịch của Gildas Bourdet, Jorge Lavelli, Valère Novarina và nhiều người khác. Sự nghiệp điện ảnh của anh, với hơn 80 bộ phim tính đến nay, thể hiện sự hợp tác chặt chẽ với đạo diễn Jean-Pierre Jeunet. Trong số 8 bộ phim từ năm 1990 đến năm 2013, đáng chú ý nhất là sự xuất hiện của anh trong các bộ phim Delicatessen (1991), Alien Resurrection (1997) và Amélie (2001), giúp anh trở nên nổi tiếng với công chúng rộng lớn hơn bên ngoài Pháp. Pinon cũng có nhiều lần xuất hiện trên truyền hình Pháp, cả trong phim và loạt phim. Cuộc xuất hiện quốc tế gần đây nhất của anh trên truyền hình là nhân vật Master Raymond trong mùa thứ hai của loạt phim truyền hình giành giải thưởng Outlander. Anh đã nhận được giải thưởng Molière cho Nam diễn viên xuất sắc nhất vào năm 2004 và được trao tặng danh hiệu Officier de l'Ordre des Arts et des Lettres vào năm 2014.