Domagoj Tončinić rođen je 6. srpnja 1972. godine u Zagrebu. Osnovnu školu pohađao je u Frankfurtu na Majni i u Zagrebu, a realnu gimnaziju u Beču. Na Sveučilištu u Beču upisao je studij klasične arheologije i povijesti te potom nastavio studij arheologije i povijesti na Filozofskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. Godine 2000. diplomirao je s temom „Naseljavanje zagrebačkog prostora od pretpovijesti do osnivanja biskupije 1094. godine“ te na Filozofskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu upisao poslijediplomski studij arheologije. Magistrirao je s temom „Spomenici VII. legije u rimskoj provinciji Dalmaciji“ 2004. godine, a doktorirao s temom „Arhitektura rimskih legijskih logora“ 2009. godine.
Od 2001. do 2013., zaposlen je kao znanstveni novak na projektima prof. dr. sc. Mirjane Sanader: “Rimski vojni logori u Hrvatskoj – Tilurij”, “Rimski vojni logori u Hrvatskoj – Tilurij” i “Rimski vojni logori u Hrvatskoj”.
Godine 2013. izabran je u znanstveno-nastavno zvanje docenta. Od 2014. do 2018., surađivao je na projektu prof. dr. sc. Mirjane Sanader “Između Dunava i Mediterana. Uloga rimske vojske u mobilnosti ljudi i roba na tlu Hrvatske u antici – RoMiCRO” (IP-2013-11-6505), koji je financirala Hrvatska zaklada za znanost.
Vodio je projekt Hrvatske zaklade za znanost “Pojmovnik antičke arheologije – stručna terminologija iz arheologije antičkoga razdoblja – POANTA” (Struna-2016-05-05).
Od 2016. do 2017., bio je voditelj znanstveno-istraživačkog projekta “Spomenici VII. legije u Dalmaciji i Meziji”, u suradnji s dr. sc. Miomirom Koraćem, ravnateljem Arheološkog instituta u Beogradu.
Sudjelovao je u provedbi aktivnosti “Jump into the past with Tilurianus Crectus, Dinosaurs or saucers? Dig with archaeologists, ArchaeoLab i Archaeologists on the big screen and beyond” Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, koje su dio projekta popularizacije znanosti “Techno-Past Techno-Future: European Researchers’ Night” u koordinaciji Ministarstva znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske u okviru programa European Researcher’s Night (Marie Skłodowska-Curie Actions) 2018–2019. Iste godine sudjelovao je i u provedbi aktivnosti “Rimski vojnici u Tiluriju” i “Arheologija u virtualnom svijetu” u okviru projekta Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu “365 zašto, 365 zato – društvene i humanističke znanosti u svakodnevnom životu”, financiranog od strane Ministarstva znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske.
Bio je suradnik, a potom od 2019. voditelj znanstveno-istraživačkog projekta Hrvatske zaklade za znanost “Razumijevanje rimskih granica: primjer istočnog Jadrana – AdriaRom” (IP-2018-01-4934), koji je uspješno završen 2022.
Također je voditelj novog znanstveno-istraživačkog projekta Hrvatske zaklade za znanost “Između rata i mira. Transformacija kulturnog krajolika međuriječja Krke i Cetine od protohistorije do kasne antike – TiHiTransform” (IP-2022-10-6994), čije financiranje je započelo u prosincu 2023.
U znanstveno-nastavno zvanje izvanrednog profesora izabran je 2019. godine.
Samostalno i u koautorstvu objavio je pet knjiga i stotinjak znanstvenih i stručnih radova te održao izlaganja na pedesetak znanstvenih skupova.
Na Odsjeku za arheologiju održava nastavu iz antičke provincijalne arheologije na prijediplomskom i diplomskom studiju arheologije. Kao mentor sudjeluje na doktorskom studiju arheologije.
Obnašao je dužnost pročelnika Odsjeka za arheologiju i dužnost prodekana i o. d. prodekana za poslovanje Filozofskoga fakulteta u Zagrebu. Za dekana Filozofskoga fakulteta izabran je u prvom mandatu u studenom 2021.