Nato a Chicago, Dos Passos era il figlio illegittimo di John Randolph Dos Passos, un avvocato di origine portoghese, e di Lucy Addison di Petersburg, Virginia. Da bambino John viaggiò molto con sua madre, che era invalida e preferiva l'Europa. Il padre di John sposò Lucy dopo la morte della sua prima moglie nel 1910, quando John aveva 14 anni. John Randolph Dos Passos era un convinto sostenitore dei potenti conglomerati industriali che suo figlio avrebbe espressamente criticato nelle sue opere narrative successive.
Dos Passos fu iscritto nel 1907 alla Choate School, una scuola privata di preparazione al college a Wallingford, Connecticut. I suoi genitori fecero in modo che viaggiasse con un insegnante privato in un tour di sei mesi in Francia, Inghilterra, Italia, Grecia e Medio Oriente, per studiare i maestri dell'arte classica, dell'architettura e della letteratura.
Nel 1912 si iscrisse all'Harvard College.
Dopo la sua laurea con lode nel 1916, Dos Passos viaggiò in Spagna per studiare arte e architettura. Nel luglio 1917 si offrì volontario per il Corpo d'ambulanza lavorando come autista di ambulanze della Croce Rossa Americana nell'Italia centro-settentrionale.
Considerato uno degli scrittori della cosiddetta Lost Generation, Dos Passos scrisse il suo primo romanzo, Iniziazione di un uomo (1920), durante la prima guerra mondiale. Seguì il romanzo contro la guerra, Tre soldati (1921), ottenendo un notevole riconoscimento da parte della critica.
Il romanzo del 1925 sulla vita a New York, Manhattan Transfer, fu un grande successo commerciale e fu scritto utilizzando le tecniche sperimentali del flusso di coscienza. Lo stesso stile si ritrova anche nella Trilogia Stati uniti d'America, di cui il primo libro, Il quarantaduesimo parallelo, apparve nel 1930.
Dos Passos arrivò a teorizzare gli Stati Uniti come un'unione di due nazioni, una ricca e una povera.
Nel 1928 Dos Passos trascorse diversi mesi in Russia per studiare il socialismo. Fu uno dei principali partecipanti al Primo Congresso degli Scrittori Americani dell'aprile 1935, sponsorizzato dalla Lega degli Scrittori Americani di orientamento comunista, ma alla fine respinse l'idea del controllo politico sugli scrittori americani.
Nel 1936-1937 Dos Passos fece parte del Comitato Americano per la Difesa di Trotsky, conosciuto come la "Commissione Dewey", istituito in seguito al primo dei processi staliniani di Mosca.
L'anno successivo scrisse la sceneggiatura del film Il diavolo è una donna, interpretato da Marlene Dietrich e diretto da Josef von Sternberg, entrambi esuli dalla Germania nazista.
Nel 1937, durante la guerra civile spagnola, Dos Passos tornò in Spagna con lo scrittore Ernest Hemingway, che aveva conosciuto a Parigi negli anni venti. Tuttavia, le sue opinioni sul movimento comunista avevano già cominciato a cambiare. Dos Passos ruppe l'amicizia con Hemingway per il suo atteggiamento verso la guerra e la disponibilità a prestare il suo nome all'ingannevole propaganda staliniana, compreso l'insabbiamento della responsabilità sovietica dell'omicidio di José Robles, amico e traduttore delle sue opere in spagnolo.
A metà degli anni '30, scrisse una serie di articoli sprezzanti sulla teoria politica comunista. Nel suo romanzo Un mucchio di quattrini (1936), presenta la figura di un militante comunista idealista gradualmente consumato e distrutto dall'apparato del partito.
Tra il 1942 e il 1945 Dos Passos lavorò come giornalista e corrispondente di guerra, seguendo le operazioni americane nel Pacifico e la situazione dopo la seconda guerra mondiale a Francoforte, Berlino, Monaco e Vienna.
Nel 1947 fu eletto all'American Academy of Arts and Letters.
Negli anni cinquanta Dos Passos collaborò con la rivista di storia American Heritage, per la quale scrisse saggi su Thomas Jefferson, il marchese de Sade, Aaron Burr e Robert Morris, la rivista libertaria The Freeman e la rivista conservatrice National Review.
Nel 1967 fu invitato a Roma per accettare il Premio Feltrinelli.
Negli anni sessanta, fece attivamente campagna per la campagna presidenziale di Barry Goldwater e per le campagne presidenziali di Richard Nixon. Continuò a scrivere fino alla sua morte a Baltimora, nel Maryland, nel 1970.
Nella sua lunga carriera, Dos Passos scrisse 42 romanzi, oltre a numerose poesie, saggi e opere teatrali.