Евгений Долматовский родился 5 мая 1915 года в Москве в семье адвоката.
В годы учёбы в педагогическом техникуме начал публиковаться в пионерской прессе. В 1937 году окончил Литературный институт. Первая книга лирических стихов Е. Долматовского была опубликована в 1934 году.
С 1939 по 1945 годы Е. Долматовский в качестве военного корреспондента находился в действующих частях РККА. В августе 1941-го попал в Уманское окружение и был взят в плен, из которого бежал снова на фронт (эти события отражены в поэме «Пропал без вести» и в воспоминаниях «Было. Записки поэта». Боям под Уманью посвящена военно-историческая документальная повесть «Зелёная брама».
Наибольшую известность Е. Долматовскому принесли написанные на его слова песни («Случайный вальс», «Песня о Днепре», «Добровольцы» М. Г. Фрадкина, «Сормовская лирическая» Б. А. Мокроусова, «Моя любимая» М. И. Блантера, «Второе сердце», «Любимый город» и «Лизавета» Н. В. Богословского), многие из которых звучали в популярных кинофильмах («Истребители», «Александр Пархоменко», «Встреча на Эльбе»).
Е. А. Долматовский умер 10 сентября 1994 года. Похоронен в Москве на Донском кладбище.