Posiadał dom letni w Zalesiu Dolnym przy ulicy Anny Jagiellonki 12.
Urodził się w polskiej rodzinie w Moskwie i kształcił tamże do roku 1917. W 1918 przeniósł się do Warszawy w celu dalszej edukacji na Uniwersytecie, ale został powołany do wojska. Służył do 1920 roku, następnie powrócił na studia na UW, które ukończył w 1923 roku. W kolejnym roku podjął pracę na tej uczelni jako starszy asystent, a w roku 1925 obronił doktorat. W 1927 wyjechał na studia w Ecole Nationale des Langues Orientales Vivantes w Paryżu, będąc tam jednocześnie lektorem. Habilitował się na UW w roku 1928. Od 1930 kierował Katedrą Języka Polskiego jako profesor nadzwyczajny, a od 1938 zwyczajny – aż do roku 1968. W trakcie wojny walczył w kampanii wrześniowej, a w latach 1940-1944 wykładał na tajnych kompletach UW. Był członkiem Polskiej Akademii Nauk (d. Polskiej Akademii Umiejętności). Kierował Pracownią Dialektologiczną PAN w latach 1954-1969. Był zastępcą przewodniczącego Komitetu Językoznawstwa PAN. Wykładał także w Brukseli, Nancy, Bordeaux i College de France w Paryżu oraz w Oksfordzie, Leeds i Londynie, a także University of Wisconsin, gdzie zorganizował Katedrę Języka Polskiego.
Współzałożyciel Polskiego Towarzystwa Językoznawczego, gdzie pełnił funkcje kierownicze. Przez 44 lata pełnił funkcję redaktora naczelnego miesięcznika „Poradnik Językowy”. Członek licznych towarzystw naukowych w Polsce i zagranicą, w tym Akademii Nauk Austrii, Bułgarii, Serbii. Członek Societe de Linguistique w Paryżu, Linguistic Society of America, Institut d’Etudes Slaves w Paryżu, Instytutu Słowiańskiego w Pradze, Comitee International Permament des Linguistes. W jego dorobku jest około 800 publikacji naukowych. Wielokrotny odznaczany, laureat licznych nagród, trzykrotnie uhonorowany tytułem doktora honoris causa.

Był nie tylko jednym z najwybitniejszych językoznawców, ale też ogólnie znanym. Zaistniał w powszechnej świadomości dzięki Radiowemu Poradnikowi Językowemu oraz wydawnictwom: Słownikowi języka polskiego (1958-1969) i Słownikowi poprawnej polszczyzny (1973). Z pewnością do popularności profesora przyczyniło się to, co tak ujęła Maria Dąbrowska: Mimo że nie zawsze zgadzam się z Doroszewskim w rzeczach języka, w nim jedynym pośród rzeczoznawców czuję żywego człowieka. Z tym wszystkim spójne i współbrzmiące były też jego poglądy: Język jest jedną z form zachowania się człowieka w środowisku społecznym, jedną z form jego działania. Dlatego też językoznawstwo, którego przedmiotem badania jest człowiek jako istota mówiąca, jest nauką nie tylko historyczno-porównawczą, ale i społeczno-pedagogiczną…
To podejście interdyscyplinarne wyprzedzało jego epokę. Jest bliskie podstawom powstałej już po jego śmierci lingwistyki kognitywnej zakładającej, że język jest ściśle powiązany z umysłowymi procesami dotyczącymi postrzegania świata. Był także wytrwałym badaczem gwar, opracował w tym celu metodologię.
Prywatnie miłośnik motocykli i żeglarstwa.
W Zalesiu miał dom w stylu zakopiańskim, przeniesiony z okolic Nowego Targu przez Marię Grzegorzewską. W tym miejscu w grudniu 1971 roku SB zatrzymało grupę młodzieży opozycyjnej, wśród nich byli przyszli politycy: Bronisław Komorowski, Antoni Macierewicz, Piotr Naimski oraz wnuczka profesora, Urszula Doroszewska, obecna Ambasador RP na Litwie.
Dziaduś chodził na długie spacery, wspólnie pływaliśmy w rzeczce Jeziorce. Na pewno znajdował tu spokój i możliwość skupienia w pracy naukowej, przygotowywał także odpowiedzi na listy do Radiowego Poradnika Językowego. (…) Bardzo starannie przygotowywał swoje wykłady i audycje, często nawet zza drzwi słyszeliśmy jego głos, jakby próbę generalną wykładu albo radiowej audycji.
Urszula Doroszewska (wnuczka) dla LMP, fragment wspomnień (opracowanie)