Domagoj Tončinić rođen je 6. srpnja 1972. godine u Zagrebu. Osnovnu školu pohađao je u Frankfurtu na Majni (D) i u Zagrebu (HR), a realnu gimnaziju u Beču (A). 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. bio je zaposlen kao znanstveni novak na Odsjeku za arheologiju Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu na projektima prof. dr. sc. Mirjane Sanader Rimski vojni logori u Hrvatskoj – Tilurij (0130660), Rimski vojni logori u Hrvatskoj – Tilurij (0130460) i Rimski vojni logori u Hrvatskoj (130-0000000-0777). 2013. godine izabran je u znanstveno-nastavno zvanje docenta na Odsjeku za arheologiju Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu. Od 2014. do 2018. bio je suradnik 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-istraživačkoga projekta Spomenici VII. legije u Dalmaciji i Meziji (Ministarstvo znanosti, obrazovanja i sporta Republike Hrvatske i Ministarstvo prosvjete, znanosti i tehnološkog razvoja Republike Srbije) zajedno s dr. sc. Miomirom Koraćem, ravnateljem Arheološkoga instituta u Beogradu. Također je 2018. sudjelovao 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 bile 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 je godine sudjelovao i u provedbi aktivnosti Rimski vojnici u Tiluriju i Arheologija u virtualnom svijetu u okviru projekta Filozofskoga fakulteta Sveučilišta u Zagrebu 365 zašto, 365 zato – društvene i humanističke znanosti u svakodnevnom životu, koji je financiralo Ministarstvo znanosti i obrazovanja Republike Hrvatske kroz program popularizacije znanosti. Od 2018. radio je kao suradnik na projektu prof. dr. sc. Mirjane Sanader Razumijevanje rimskih granica: primjer istočnog Jadrana – AdriaRom (IP-2018-01-4934) koji je financirala Hrvatska zaklada za znanost. Nakon umirovljenja voditeljice projekta 2019., bio je voditelj navedenog projekta do 2022. U znanstveno-nastavno zvanje izvanrednoga profesora na Odsjeku za arheologiju Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu izabran je 2019. Od 2023. voditelj je znanstveno-istraživačkoga 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). 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. Područje njegovog znanstvenog djelovanja je rimska provincijska arheologija s naglaskom na rimsku vojsku i njezinu arheološku ostavštinu. 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., a u drugom mandatu 2024.