Ο Δώρος Θεοδώρου γεννήθηκε στην Αθήνα το 1957.  Έλαβε δίπλωμα Χημικού Μηχανικού από το Ε.Μ.Π. το 1981.    Το Σεπτέμβριο του 1981 ξεκίνησε τις σπουδές του στο Τμήμα Χημικών Μηχανικών του Μ.Ι.Τ. στις Η.Π.Α., απ’ όπου έλαβε δίπλωμα Master of Science το 1983 και διδακτορικό το 1985.

Αφού εκπλήρωσε τις στρατιωτικές του υποχρεώσεις, άρχισε την ακαδημαϊκή του σταδιοδρομία  ως Assistant Professor στο University of California, Berkeley των Η.Π.Α.  Προάχθηκε σε Associate Professor το 1990 και σε Full Professor το 1994.  Παράλληλα, από το 1986 ήταν συνεργαζόμενος Καθηγητής στο Center for Advanced Materials του Lawrence Berkeley Laboratory των Η.Π.Α.

Το 1995 παραιτήθηκε από το Berkeley και το LBL και εντοπίσθηκε στην Ελλάδα  ως Καθηγητής Χημικής Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Πατρών και μέλος του ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ.  Παράλληλα, διατέλεσε άμισθος Συνεργαζόμενος Ερευνητής στο Ινστιτούτο Φυσικοχημείας του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος».   Από το 2002 είναι Καθηγητής στη Σχολή Χημικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π., όπου διευθύνει την ομάδα Υπολογιστικής Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών.

Η έρευνά του εστιάζεται στην ανάπτυξη νέων υπολογιστικών μεθόδων για την κατανόηση και πρόβλεψη των ιδιοτήτων υλικών από τη χημική τους σύσταση.  Έχει δημοσιεύσει 160 ερευνητικά άρθρα, 26 κεφάλαια σε βιβλία και άρθρα ανασκόπησης και  τα  βιβλία Simulation Methods for Polymers με τον M.J. Kotelyanskii και Diffusion in Nanoporous Solids με τους J. Κärger και D. Ruthven.  Tο έργο του έχει λάβει πάνω από 8500 αναφορές (ΙSI, δείκτης h=52).  Υπήρξε εκπρόσωπος της Ελλάδας στο πρόγραμμα κινητικότητας της Ευρωπαϊκής Ένωσης (1995-2004) και μέλος του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας και Τεχνολογίας (2010-2013).

Έχει τιμηθεί με το Presidential Young Investigator Award του ΝSF των Η.Π.Α. (1988-1992), το Επιστημονικό Βραβείο Μποδοσάκη στη Χημεία (1996), το Danckwerts Lectureship του AIChE (2006), το D. Medema Award του Ολλανδικού PTN (2009) και το Bird-Stewart-Lightfoot Lectureship του Πανεπιστημίου Wisconsin (2013).  To Φεβρουάριο 2015 εξελέγη τακτικό μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών (ΝΑΕ) των ΗΠΑ.