Mit einer für das deutsche Kino seltenen Experimentierfreudigkeit und Verspieltheit sowie garantiert unkonventionellen Art, Genremuster zu variieren, wurde Dominik Graf ein gesuchter professioneller Regisseur von Kino- und TV-Arbeiten. Er orientiert sich teils an amerikanischen Filmen, teils an französischen Improvisationen und "Dogma"-Stilen, denen er die brüchige Erzählweise entlehnt, und entdeckte oder förderte Schauspieler wie Martina Gedeck, Anica Dobra, Katja Flint, Karoline Eichhorn, Jessica Schwarz, Matthias Schweighöfer, Herbert Knaup, Peter Lohmeyer, Heinz Hoenig, Meret Becker und Hansa Czypionka.
Grafs Filme sind Tragikomödien, Road Movies und düstere Thriller, die er in dem eigentümlich kühlen und distanzierten Stil aufnimmt, der ihm Preise und Kritikerlob einbrachte, aber nur selten zu kommerziellem Erfolg führte wie in dem Thriller "Die Katze" (1987). Hier gingen wie vorher und später nie wieder Kinoerfolg und Auszeichnung (Bundesfilmpreis für die beste Regie) zusammen. Dagegen brach der aufwändig produzierte Thriller "Die Sieger" (1994), der einen politisch brisanten Fall von Entführung, Einsatz von Eliteeinheiten und Erfüllung von Pflicht verbindet, an der Kasse ein. Die Arbeiten fürs Fernsehen, für die Reihe "Tatort" (die Schimanski-Folge "Schwarzes Wochenende"), "Der Fahnder" und die Krimis um die von Dieter Pfaff verkörperte schwergewichtige Rolle des Ermittlers "Sperling" sowie der außergewöhnliche Thriller "Der Skorpion" (1997) brachten Graf Grimme-Preise ein.
Den Thrillern stehen die persönlichen Arbeiten über Heranwachsende und die Fallstricke der Liebe gegenüber. War "Treffer" (1984) ein Biker-Film und "Spieler" (1989/90) eine Hommage an Jean-Luc Godards "Die Außenseiterbande" (1964), so gehörte "Tiger, Löwe, Panther" (1988) zu Filmen über Lebenskünstler, in diesem Fall drei Frauen, die aus ihrem Alltag ausbrechen wollen. Graf lässt seinen Schauspielern Freiraum und Möglichkeiten zur Entfaltung, was zu einer spontanen Frische der Darstellung führt, die sich in "Einer meiner ältesten Freunde" ebenso findet wie in "Die Freunde der Freunde" oder in dem irritierenden Korsika-Trip, den Karoline Eichhorn in "Der Felsen" unternimmt.
Graf wurde 1952 als Sohn des Schauspielerehepaares Selma und Robert Graf geboren, begann ein Literaturstudium und wechselte 1974 an die Hochschule für Fernsehen und Film in München, wo er Kurzfilme drehte, bereits Drehbücher fürs Fernsehen schrieb und als Darsteller in Filmen wie "Der Mädchenkrieg" und "1 + 1 = 3" mitwirkte. Als Schauspieler weniger begabt, etablierte sich Graf seit 1978 ("Die Beute", mit Martina Gedeck als Privatdetektivin) als Regisseur, Autor und Spezialist für Krimis und Actionfilme. Aus der Reihe fallen Musikfilme wie "Drei gegen Drei" (1985, mit der Musikgruppe Trio) und die bayerische Satire um "Dr. Knock" (1997, mit Veronica Ferres).
In "Die Freunde der Freunde" (2002) übersetzt er eine Novelle von Henry James über die Beziehung zweier Abiturientinnen, während er in "Hotte im Paradies" vom chaotischen und bedrohlichen Leben eines Berliner Zuhälters erzählt. 2005 wirft der Regisseur in "Der Rote Kakadu" einen glaubwürdigen Blick auf die DDR im Jahr 1961. Auch im nächsten Film, dem Fernsehthriller "Eine Stadt wird erpresst", arbeitet Graf mit dem Autor Rolf Basedow zusammen; beide werden für die Geschichte einer ostdeutschen Stadt, die dem Tagebau geopfert werden soll, mit dem Adolf-Grimme-Preis geehrt. Nach einer wahren Begegnung Clemens Brentanos mit der Nonne Katharina Emmerich drehte Graf 2008 "Das Gelübde" mit Misel Maticevic und Tanja Schleiff in den Hauptrollen, wofür er auch beim Festival des deutschen Films den Filmkunstpreis bekam.
Graf war liiert mit der Schauspielerin Adelheid Arndt und mit der amerikanischen Regisseurin und Autorin Sherry Horman. Er hat eine gemeinsame Tochter mit seiner Lebensgefährtin, der Regisseurin und Oscar-Preisträgerin Caroline Link ("Nirgendwo in Afrika").