Советский поэт, автор песен, сценарист, военный корреспондент.
Стихи начал писать в школьные годы, первые публикации появились в пионерской прессе во время учёбы в педагогическом техникуме.
В 1937 году окончил Литературный институт (ныне Литературный институт имени А. Горького).
С 1930‑х годов начал литературную деятельность как поэт и автор песен. Первый сборник стихов вышел в 1934 году. До Великой Отечественной войны стихи Долматовского публиковались в ведущих советских журналах и сборниках.
В 1939–1945 годах работал военным корреспондентом в частях Рабоче‑крестьянской Красной армии. В годы войны создал документальную повесть «Зелёная брама», посвящённую боям под Уманью.
После войны активно работал как поэт‑лирик и автор песен для советского кино. Написал тексты песен «Случайный вальс», «Песня о Днепре», «Добровольцы», «Любимый город», «Лизавета», «Моя любимая» и другие, вошедшие в фильмы киностудий «Мосфильм» (ныне Киноконцерн «Мосфильм») и «Ленфильм» (ныне Санкт‑Петербургская киностудия «Ленфильм»), среди них — «Истребители», «Александр Пархоменко», «Встреча на Эльбе», «Добровольцы». В 1987 году по его сценарию был снят документальный фильм «Поэма о сталинградцах» на Центральной студии документальных фильмов (ныне Студия «ЦСДФ»).