Дональдсон родился в Бруклине в семье учителя фортепиано и начал сочинять ещё в школьные годы — писал музыку для школьных спектаклей. Первый сборник его песен опубликовали в 1915 году, а уже в 1916 появился первый крупный хит — The Daughter of Rosie O’Grady. Во время Первой мировой войны он выступал перед солдатами, и эти выступления вдохновили его на песню How Ya Gonna Keep ’em Down on the Farm (After They’ve Seen Paree?) — она стала популярной и закрепила его репутацию автора «народных» хитов.
После войны Дональдсон работал в издательской компании Ирвинга Берлина, а в 1928 году основал собственную издательскую фирму. В конце 1920‑х он переехал в Голливуд и много писал для кино.
Уолтер Дональдсон написал более 600 песен. Многие из них стали стандартами и исполняются десятилетиями. Среди главных:
Чаще всего он работал в соавторстве с лириками: самый плодотворный и известный тандем — с Гасом Каном.
Дональдсон активно писал для кино: его музыка звучала в фильмах «Великий Зигфелд», «Сьюзи», «Панама Хэтти» и других. Он также участвовал в бродвейских постановках и был важной фигурой в «Тин-Пэн-Элли» — районе Нью‑Йорка, где кипела жизнь нотных издательств и рождались хиты для эстрады, мюзиклов и кино.