Nació en el seno de una familia muy relacionada con el celuloide: Su padre era un decorador de escenarios interesado en la producción cinematográfica y su madre le puso Dustin en homenaje al actor Dustin Farnum.Cursó estudios musicales en el conservatorio de música de Los Angeles y luego se traslada a la Pasadena Community Palyhouse para formarse en arte dramático.
Poco después viaja a Nueva York par recibir lecciones de Lee Strasberg y para debutar en Broadway en 1964 con "Esperando a Godot" de S. Beckett.Tras realizar algunos trabajos más en la gran manzana, Mike Nichols se fija en él y le ofrece el papel protagonista de "El graduado" (1971) papel que, sin duda alguna, significó su consagración y su primera nominación al Oscar.
A lo largo de su carrera ha sido nominado 4 veces más consiguiendo el galardón en dos de esas cuatro ocasiones por "Kramer contra Kramer" y por "Rain Man", película en la que trabajó con Tom Cruise. Las otras dos películas por las que estuvo nominado fueron "Lenny" y "Tootsie".
Aparte de estos reconocimientos, Hoffman cuenta en su currículum con interpretaciones verdaderamente sorprendentes como su coprotagonización en "Cowboy de medianoche" o su papel en "Perros de paja".Su baja altura no le ha impedido convertirse en uno de los actores más admirados del momento; serio y perfeccionista en su trabajo, Hoffman no se olvida del teatro y asiste con frecuencia a ensayos de puesta en escena. Creó junto a Paul Newman, Sidney Poitier y Barbra Streisand una compañía de producción independiente, la First Artist, pero sus resultados fracasaron.