Đào Duy Anh sinh ngày 24/4/1904 tại Thanh Hóa. Nguyên quán làng Khúc Thủy, huyện Thanh Oai, tỉnh Hà Tây (nay thuộc Hà Nội). Tổ tiên họ Đào thế kỉ XV có Anh liệt tướng quân Đào Đình Lãng đã từ Khúc Thủy tìm vào Lam Sơn theo phò Lê Lợi đánh đuổi giặc Minh, giành lại độc lập Tổ quốc, được phong Thượng tướng khinh xa.
Tiếp nối truyền thống dòng họ, những người em ruột của Đào Duy Anh đều sớm tham gia cách mạng, có nhiều đóng góp đối với sự nghiệp giải phóng dân tộc, giữ những chức vụ quan trọng trong Đảng và chính quyền. Đó là Đào Duy Kỳ, Bí thư Đoàn Thanh niên Dân chủ, Quyền Bí thư Xứ ủy Bắc Kỳ, Phó Giám đốc trường Đảng cao cấp Nguyễn Ái Quốc (nay là Học viện Chính trị - Hành chính Quốc gia Hồ Chí Minh), Vụ trưởng Vụ Bảo tồn Bảo tàng (nay là Cục Văn hóa Quần chúng - Bộ Văn hóa - Thể thao và Du lịch), Giám đốc khoa học Bảo tàng Cách mạng Việt Nam. Đó là Đào Duy Dzếnh (tức Đào Phan), nguyên Bí thư Thành ủy Huế, Bí thư Thành ủy Hà Nội, Chủ nhiệm Báo Quân du kích (tiền thân của Báo Quân đội nhân dân) kiêm Giám đốc Nhà xuất bản Quân du kích (nay là Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân). Đó là Đào Thị Đính, nguyên Ủy viên Ban chấp hành Trung ương Hội LHPN Việt Nam…
Năm 1923, tốt nghiệp Thành chung (cấp 3) tại Trường Quốc học Huế, Đào Duy Anh đã chọn nghề nhà giáo thanh cao ra dạy Trường Tiểu học Đồng Hới (Quảng Bình) chứ không chịu làm công chức cho chính quyền thực dân Pháp. Thời gian đó, phong trào yêu nước sục sôi với tiếng bom Sa Diện của Phạm Hồng Thái (1924), đòi "ân xá" cho Phan Bội Châu (1925) và để tang Phan Chu Trinh (1926) đã cuốn hút tâm trí người trí thức trẻ Đào Duy Anh.
Sau buổi tiếp xúc với chí sĩ Phan Bội Châu tại Đồng Hới, Đào Duy Anh đã từ chức giáo học để "thoát chốn ao tù", dấn thân vào hoạt động chính trị văn hoá "tìm nơi trời cao biển rộng" để có điều kiện "mở mang tri thức". Năm 1926, khi bắt đầu viết báo chữ Pháp và thấy những bài viết của mình nói về thời sự trong nước đều được đăng tải trên tờ báo Echo Annamite của Nguyễn Phan Long ở Sài Gòn, Đào Duy Anh hào hứng làm báo. Ông đã gặp cụ Huỳnh Thúc Kháng - Viện trưởng Viện Dân biểu Trung Kì tại Tourane (Đà Nẵng) và cùng cụ sáng lập Báo Tiếng Dân do cụ Huỳnh làm Chủ nhiệm kiêm chủ bút, Đào Duy Anh làm trợ bút. Đồng thời ông tham gia tổ chức yêu nước Tân Việt và trở thành Tổng Bí thư của Đảng này khi mới 24 tuổi.
Đào Duy Anh còn sáng lập Quan Hải tùng thư với sự cộng tác của nhiều trí thức yêu nước như: Võ Liêm Sơn, Trần Đình Nam, Phan Đăng Lưu… để xuất bản những sách phổ cập về tư tưởng khoa học, tư tưởng duy vật lịch sử nhằm mở mang dân trí, ngầm truyền bá tinh thần yêu nước. Đào Duy Anh đã dịch nhiều đầu sách để góp phần đấu tranh chính trị và văn hóa lúc bấy giờ. Với bút danh Vệ Thạch, Đào Duy Anh tự ví mình như con chim Tinh vệ, nguyện suốt đời ngậm đá để lấp biển học mênh mông. Giữa lúc phong trào đang lên, thực dân Pháp bắt Đào Duy Anh bỏ ngục hơn một năm mới được tha. Đây là bước ngoặt lớn trong đời ông. Ra tù, ông thôi hoạt động chính trị để chuyển sang hoạt động văn hóa "là một nhà chính trị hụt" (le polytique man qué) chuyển sang làm văn hóa, Đào Duy Anh đã mang theo nguyên vẹn cả khối tâm huyết về đất nước, cả tinh thần cách mạng sang địa hạt học thuật”.
Lĩnh vực văn hóa khoa học đầu tiên mà Đào Duy Anh quan tâm là Từ điển học. Ông đã hoàn thành và xuất bản hai bộ từ điển lớn "Hán - Việt từ điển" (1932) và "Pháp - Việt từ điển" (1936). Đây là những sách công cụ tra cứu rất cần thiết lúc bấy giờ. Đồng thời là cây cầu nối giữa hai lớp người, xóa bỏ "khoảng cách thế hệ" trước hết về mặt ngôn ngữ, tạo ra tiếng nói chung giữa lớp người già theo Nho học và lớp người trẻ theo Tây học. Năm 1974, cuốn Từ điển Truyện Kiều ra đời. Đây là một cuốn từ điển tác phẩm đầu tiên và có lẽ là duy nhất cho đến hiện nay ở Việt Nam. Không phải là người đầu tiên trong khoa từ điển học Việt Nam nhưng "Đào Duy Anh là một nhà từ điển học đặt cơ sở cho nền Từ điển học hiện đại Việt Nam".
Năm 1938, tác phẩm "Việt Nam văn hoá sử cương" của Đào Duy Anh cùng với "Văn minh An Nam" (la Civilization Annamite, 1944) của Nguyễn Văn Huyên đã đánh dấu và đặt nền tảng hình thành nền văn hóa học Việt Nam hiện đại trên tinh thần Khoa học - Dân tộc. Từ đây, Đào Duy Anh chuyển sang lĩnh vực văn hóa, văn học với nhiều công trình nghiên cứu: Khổng giáo phê bình tiểu luận (1938), Trung Hoa sử cương (1942), Khảo luận về Kim Vân Kiều (1943)…
Năm 1942, khi Vũ Ngọc Phan cho xuất bản cuốn “Nhà vănViệt Nam hiện đại”, trong mắt Vũ Ngọc Phan, Đào Duy Anh chỉ chiếm một vị trí rất nhỏ. Nhưng rồi con chim Tinh Vệ họ Đào ấy, theo thời gian, đã ném những hòn đá tảng xuống biển học. Chúng không bị chìm mất tăm mà tạo thành những cột mốc, nhiều cột mốc đầu tiên dẫn đường chỉ lối cho người đời sau nối bước giong buồm ra khơi xa hơn mà không lầm đường lạc hướng.
Lĩnh vực khoa học mà Đào Duy Anh dốc nhiều tâm sức nhất là lịch sử và có sức hấp dẫn đặc biệt là Cổ sử Việt Nam. Đứng trên lập trường Mác-xit, Đào Duy Anh coi lịch sử là phương tiện tốt nhất để thức tỉnh hồn nước, đặc biệt là để nhận diện ở tầm học thuật vấn đề bức thiết khẳng định vị thế của Việt Nam trong nền sử học thế giới và khu vực: "Phải chuyên tâm nghiên cứu lịch sử vì chỉ có hiểu biết đầy đủ lịch sử dân tộc thì mới có thể chắt lọc ra đâu là những yếu tố ngoại lai… Sau khi ra tù (1930), tôi đã quyết định chuyên tâm nghiên cứu sử học".
Đào Duy Anh đã tự trang bị cho mình một cơ sở kiến thức rộng lớn Đông Tây kim cổ trong nhiều ngành liên quan về Khoa học xã hội như: Triết học, Dân tộc học, Xã hội học… đặc biệt về phương pháp luận sử học và tư liệu lịch sử. Ông đã lặn lội đi vào thư viện Bảo Đại, thư viện của hội Đô thành hiếu cổ ở Huế (Socíe té des Amis du Vieux Hue), Long Cương tàng thư - thư viện tư nhân lớn nhất cả nước của gia đình họ Cao Xuân ở Diễn Châu-Nghệ An, Viện Viễn Đông Bác Cổ (Ecole Francaise d' Extrême Orient - EFEO) và rất nhiều tư gia khác ghi chép, thuê chép và tìm mua được rất nhiều sách quý để tự xây dựng cho riêng mình một tủ sách Hán Nôm phong phú gồm nhiều thư tịch Việt Nam và Trung Quốc .
Từ một người tốt nghiệp Thành chung, với ý chí tự học Đào Duy Anh đã trở thành nhà bách khoa của thế kỷ.
Sau Cách mạng Tháng Tám, Đào Duy Anh lẽ ra có thể giữ một chức vụ lãnh đạo trong Chính phủ nhưng chỉ nhận nhiệm vụ khiêm tốn Ủy viên Ủy ban Kiến thiết Quốc gia theo Sắc lệnh số 78 ngày 31/12/1945, cùng với các nhân sĩ trí thức khác như: Phó bảng Đặng Văn Hướng, kĩ sư Lê Dung, kĩ sư Hoàng Văn Đức, kiến trúc sư Nguyễn Cao Luyện, kĩ sư Nghiêm Xuân Yêm... Một lần thất bại về chính trị, Vệ Thạch chỉ muốn đi vào hoạt động văn hóa. Đào Duy Anh lần lượt tham gia giảng dạy bộ môn lịch sử tại Ban Văn khoa Đại học Quốc gia Việt Nam tại Hà Nội (khai giảng ngày 15/11/1945), Ủy viên Ban vận động Đại hội Văn hóa toàn quốc lần thứ nhất (24/11/1946), Ủy viên Ban chấp hành Hội Văn hóa Cứu quốc Trung Bộ, Ủy viên Ban chấp hành Hội Văn nghệ Liên khu IV (1947), Trưởng ban Sử - Địa thuộc Bộ Giáo dục (1950), giáo sư giảng dạy tại Trường Dự bị Đại học và Sư phạm Cao cấp Liên khu IV (1951-1954), Trường Đại học Sư phạm và Đại học Văn Khoa Hà Nội (1954-1956), Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội (1956-1958).
Thời gian làm chủ nhiệm bộ môn Cổ sử Việt Nam ông đã đào tạo được những thế hệ sử gia đầu tiên của nền đại học Việt Nam độc lập. Nhiều người đã trở thành những nhà giáo, nhà khoa học giữ vai trò đầu ngành trong sự nghiệp phát triển nền sử học Việt Nam hiện đại, trong đó có "tứ trụ" của ngành Sử học ngày nay là GS Hà Văn Tấn (được giao nhiệm vụ chú thích bộ Dư địa chí của Nguyễn Trãi), GS Trần Quốc Vượng (được giao nhiệm vụ dịch và chú thích cuốn Việt sử lược - khuyết danh, đời Trần thế kỉ XV), GS Phan Huy Lê (được giao nhiệm vụ viết cuốn Chế độ ruộng đất và kinh tế nông nghiệp thời Lê sơ), GS Đinh Xuân Lâm…
Đồng thời với những tư liệu đã tích lũy được từ trước cùng những trăn trở suy nghĩ cộng với điều kiện mới có nhiều thông tin cập nhập và tham khảo các công trình khoa học nước ngoài, Đào Duy Anh đã hoàn chỉnh và cho xuất bản 2 bộ giáo trình: Lịch sử Việt Nam (1956) và Cổ sử Việt Nam (1956). Ngay sau đó, ông bổ sung viết lại thành "Lịch sử cổ đại Việt Nam" (1957) gồm 4 tập: Nguồn gốc dân tộc Việt Nam; Vấn đề An Dương Vương và Nhà nước Âu Lạc; Văn hóa đồ đồng và trống đồng Lạc Việt; Giai đoạn quá độ sang chế độ phong kiến. Tiếp theo là cuốn "Vấn đề hình thành của dân tộc Việt Nam" (1957) và viết lại giáo trình: "Lịch sử Việt Nam từ nguồn gốc đến thế kỷ XIX" (2 tập). Trong 2 năm, Đào Duy Anh đã hoàn thành và công bố dồn dập nhiều công trình khoa học, đã vẩy bút làm mưa gió trên "mặt trận" khoa học lịch sử Việt Nam.
Thôi công tác giảng dạy ở trường đại học, Đào Duy Anh chuyển sang Viện Sử học làm công tác hiệu đính. Con chim Tinh vệ họ Đào tiếp tục nhỏ từng giọt máu để ngậm đá lấp biển học mênh mông. Những năm sau này, theo lời tâm sự, ông chỉ làm được vài cuốn sách "mỏng mỏng": Đất nước Việt Nam qua các đời (1964); Từ điển Truyện Kiều (hoàn thành 1965, xuất bản 1974); chữ Nôm (nguốn gốc, cấu tạo, diễn biến - 1989)… Và chú giải, hiệu đính hàng vạn trang sách trong những bộ sử được dịch ra Tiếng Việt: Lịch triều Hiến chương loại chí, Đại Nam thực lục, Thánh Tông di thảo, Phủ biên tạp lục, Đại Việt sử kí toàn thư, Nguyễn Trãi toàn tập, Đại Nam nhất thống chí, Binh thư yếu lược - phụ Hổ trướng khu cơ; Khoá hư lục (dịch), Sở từ (dịch), Truyện Hoa Tiên, Truyện Kiều… Kinh Thi (chưa xuất bản), Đạo đức kinh và Học thuyết của Lão Tử (chưa xuất bản).
Những thành công của nhà bách khoa Đào Duy Anh còn có sự góp sức của người vợ hiền đi bên cạnh ông suốt cuộc đời là bà Trần Thị Như Mân. Bà là cháu nội quan Phụ chánh đại thần Trần Tiễn Thành, con gái quan Tuần vũ Trần Tiễn Hối. Cô tiểu thư khuê các lá ngọc cành vàng ấy đã là trợ lí đắc lực trong sự nghiệp nghiên cứu khoa học và văn hóa của chồng mình. Có thể khẳng định chắc chắn một điều rằng Trần Thị Như Mân là đồng tác giả những tác phẩm của Đào Duy Anh. Bà còn là thân mẫu của hai nhà khoa học GS.VS nông nghiệp Đào Thế Tuấn và nhà sử học Đào Hùng. Trong Hồi kí Nhớ nghĩ chiều hôm, Đào Duy Anh viết: "Nói chung, trong tất cả các tác phẩm của tôi một phần lớn là nhờ có sự giúp đỡ hay cộng tác của vợ tôi…".
Ngày 1/4/1988, con chim Tinh vệ đã ngừng lấp đá biển học. Khi thời gian đã đẽo gọt đến gần cạn kiệt sức lao động, Đào Duy Anh tự nhận thấy cuộc đời "có biết tôi cũng chỉ ở lịch sử dân tộc mà có buộc tội tôi cũng chỉ ở lịch sử dân tộc".
Nhận định về hai công trình "Lịch sử cổ đại Việt Nam" và "Lịch sử Việt Nam từ nguồn gốc đến thế kỷ XIX" (được trao giải thưởng Hồ Chí Minh về Văn học nghệ thuật - đợt 2, năm 2000), PGS Phan Ngọc - người kế tục sự nghiệp khoa học của Đào Duy Anh - nêu rõ: "Đào Duy Anh là học giả lớn nhất Việt Nam thế kỷ XX và có uy tín quốc tế. Ông là người thực sự mở đầu cho nhiều ngành khoa học xã hội và nhân văn Việt Nam theo quan điểm duy vật. Cụm công trình tôi được xét đến chỉ là một bộ phận trong toàn bộ các công trình to lớn và có giá trị lâu dài của nhà học giả lỗi lạc. Có thể nói không một người nào trong nước hay ngoài nước nghiên cứu văn hóa, xã hội, lịch sử Việt Nam mà lại không đọc những công trình của ông, thậm chí không dựa vào những kiến giải của ông để làm việc"