Le jeune frère de l'écrivain Alfred Döblin déménage avec sa mère et ses autres enfants à Berlin en . En , il commence un apprentissage en commerce auprès de son oncle puis prend en secret des cours auprès de Josef Kainz et Paul Pauli. En , il épouse Martha Blissé, la fille de Pauli.
Il a son premier engagement en au Schlosstheater Celle. En , il vient à Berlin et joue au Carl-Weiß-Theater, au Gebrüder-Herrnfeld-Theater et au Kleines Theater Berlin-Mitte et est engagé en au Reinhardt-Bühnen et au Deutsches Theater.
En , on le voit au Café des Westens. Il écrit des sketchs et des chansons.
En , il commence une carrière au cinéma, dans des petits rôles de fonctionnaire, charlatan, usurier ou Juif. En , il tourne son premier film parlant. Après l'arrivée au pouvoir des nazis en , Doblin ne peut plus jouer à cause de ses origines juives.
Il émigre d'abord à Prague puis va en Autriche en puis, après l'Anschluss en , en Suisse. Il est davantage professeur de comédie et auteur. Il revient au théâtre en . En , il devient au professeur au Zürcher Schauspiel- und Tonfilmstudio.