Estudió en la Facultad de Economía de la Universidad Nacional de Córdoba, donde fue miembro del claustro estudiantil (1965-1966). Se recibió con honores de Contador Público en 1967 y de Economista en 1968, doctorándose en Economía en 1970. En 1977 logró un segundo doctorado, esta vez por la Universidad Harvard.
Su participación en la economía comenzó cuando fue escogido por sus estudiantes para representarlos en el ente oficial más alto de la Escuela de Economía. Posteriormente Domingo Cavallo fue Subsecretario del Desarrollo del gobierno provincial (1969-1970), Director (1971-1972) y Vicepresidente del Banco de la Provincia de Córdoba, Subsecretario del Ministerio del Interior del Gobierno Nacional y Presidente del Banco Central de la República Argentina (1982) durante la dictadura militar de 1976 a 1983 conocida como Proceso de Reorganización Nacional. Durante su gestión en el BCRA se llevó a cabo una estatización de una parte de la deuda externa de empresas privadas.

No existe absoluto consenso en cuanto a que la gestión de Domingo Cavallo en el Banco Central haya generado la estatización de una parte de la deuda externa de empresas privadas. En realidad, las empresas endeudadas en dólares se vieron beneficiadas con un seguro de cambio establecido en la gestión Sigaut en el Ministerio de Economía en el año 1981.
Durante la gestión de Domingo Cavallo en el Banco Central se vinculó ese seguro de cambio con la tasa de variación de los precios, que al ser aplicadas ex post (aproximadamente sesenta días después de su origen en los precios) captó todo el traslado a precios de la devaluación que se produjo a partir del tipo de cambio 15.750 pesos argentinos por cada dólar estadounidense.
Menos de dos meses después de su designación, renunciaron el Ministro de Economía y el Presidente del Banco Central. Poco después, el nuevo presidente del Banco Central (González del Solar) eliminó la vinculación de la tasa de variación de precios para determinar los pagos efectivos que debían realizar las empresas en el marco del seguro de cambio, sustituyéndola por una tasa negativa, llamada "tasa regulada", que se había establecido para descomprimir la situación de los deudores en pesos, entre ellos los afectados por la Circular 1050, tanto en materia de créditos al comercio y la industria, como en el caso de los deudores hipotecarios.
A pesar de esta colaboración, cuando volvió la democracia a la Argentina en 1983, llegó a ser un consejero económico cercano a José Manuel de la Sota y se eligió como un diputado peronista por Córdoba en las elecciones de 1987.
Basado en el think tank de la Fundación Mediterránea, preparó un equipo académico para tomar la administración de la Economía. En 1989 se incorpora al gobierno de Carlos Menem como Ministro de Relaciones Exteriores y en 1991, en medio de una nueva hiperinflación, asume el cargo de Ministro de Economía hasta el año 1996.
Durante su paso como Ministro de Economía de Menem, diseñó e impulsó el llamado "Plan de Convertibilidad", basado en la Ley de Convertibilidad del Austral, que fijó el tipo de cambio en 10000 australes igual a 1 dólar estadounidense, y luego, en 1992, en 1 peso argentino igual a 1 dólar estadounidense. Esta política económica logró detener la hiperinflación que experimentaba Argentina a principios de los años 90, y logró un importante crecimiento y modernización de la economía en los primeros años de su aplicación. Sin embargo, con una moneda atada a un dólar que se apreció notablemente en los '90 y un endeudamiento externo creciente debido al déficit fiscal, la economía argentina entra en la más profunda recesión de su historia en 1999, que se prolongaría hasta 2003.
Cuando abandonó el gobierno de Menem, Domingo Cavallo creó su propio partido político, Acción por la República en 1997, con el que se candidateó a diputado el mismo año, resultando electo. En 1999 se presentó como candidato a presidente, obteniendo 2 millones de votos y quedando en tercer lugar.En el Año 2000 se presento junto a Gustavo Beliz en las elecciones para Jefe De Gobierno de La Ciudad De Buenos Aires que llevaraon tambien como candidatos a diputados al Dr Nestor Guillermo Doval y Al Ing Matias Jose Barbieri, resultando derrotada su formula por parte de la Alianza Ibarra-Felguera. Aunque la Alianza no obtuvo el 50 % de los votos para no pasar a segunda vuelta, Cavallo desistio de presentarse.
En 2001 fue nombrado nuevamente ministro de economía por el presidente Fernando de la Rúa, en un intento de este último de sortear la recesión que hundía la economía desde 1999. Sin embargo, las medidas tomadas por Domingo Cavallo no se mostraron efectivas y resultaron ser sumamente impopulares, muy especialmente la restricción a la extracción de dinero de cuentas corrientes y cajas de ahorro conocida como corralito anunciada el viernes 30 de noviembre de 2001. A causa de esto, el ministro debió abandonar su cargo tras un espontáneo cacerolazo en la noche del 19 de diciembre en que se exigía su renuncia, minutos después de que el presidente anunciase por cadena nacional el establecimiento del estado de sitio. Al día siguiente, también renunciaría el presidente Fernando de la Rúa.
Posteriormente Domingo Cavallo se dedicó a desarrollar actividades académicas en los Estados Unidos.
En 2005 tuvo la intención de presentarse como candidato a diputado por la Capital Federal en las elecciones legislativas de dicho año. Sin embargo, el escaso apoyo que obtuvo, incluso dentro de su propio partido, lo hizo desistir de esta idea.