Народився 20 березня 1989 року в Монреалі, провінція Квебек, Канада.
Дебютував у дуже ранньому віці, знімаючись у рекламних роликах для аптечної компанії. Потім знімався у фільмах і серіалах як дитячий актор. У 2006 році знявся в короткометражці «Дзеркальне літо» режисера Етьєна Дерозьє, яка перемогла на Берлінському кінофестивалі. У 2007 році знявся в фільмі «Мучениці» Паскаля Лож'є.
Режисерський дебют — кінофільм «Я вбив свою маму», який сам Долан означив як напівавтобіографічний, не приховуючи факту, що він гей.. Фільм виграв три номінації в програмі «Двотижневик режисерів» Каннського кінофестивалю в 2009 році, а також був номінований Канадою на премію «Оскар».
Того ж року Ксав'є брав участь у дублюванні мультсеріалу «Південний Парк» французькою — Долан озвучив Стена.
У 2010 році Долан зняв свій другий фільм «Уявне кохання», який виграв Приз молодого журі програми «Особливий погляд» Каннського кінофестивалю і головний приз Сіднейського кінофестивалю.
Третій фільм Долана «Лоранс у будь-якому випадку» розповідає про транссексуалів. Зйомки за його власним сценарієм закінчилися влітку 2011 року. Прем'єра стрічки відбулася 18 травня 2012 року на Каннському кінофестивалі.
У 2012 році Ксав'є Долан брав участь в озвучуванні французькою мовою фільму жахів «Щоденники Чорнобиля». Того ж року Долан оголосив про наміри знімати свій четвертий фільм за п'єсою канадського драматурга Міхаеля Бачарда «Том на фермі» (Tom à la Ferme). Прем'єра фільму відбулася 2 вересня 2013 року на Ювілейному 70-му Венеційському кінофестивалі, під час якого Ксав'є за свій фільм став володарем Призу ФІПРЕССІ.
У 2014 році вийшов фільм «Пісня слона» Шарля Бінаме, де у головній ролі знявся Ксав'є Долан (Майкл Алін). Кінострічка була презентована на 2014 Toronto International Film Festival.
