Provenia d’una família de músics anglesos d’arrels franceses, alemanyes, suïsses i bohèmies. Des de jove demostrà un viu interès per la música antiga i se l’ha considerat un dels pioners en la seva recuperació. La primera formació musical la hi proporcionà el seu pare, que també l’inicià en la construcció de pianos. Visqué uns quants anys a Bèlgica, durant els quals estudià violí amb el cèlebre virtuós H. Vieuxtemps. Més tard es traslladà a Anglaterra, on continuà els estudis al Royal College de Londres, i el 1885 començà a donar classes de violí al Dulwich College. Fou en aquesta època que inicià les tasques de restauració d’instruments antics. Durant la dècada de 1900-10 feu concerts de música antiga a casa seva i començà a construir els seus instruments, llaüts i clavicordis. Va viure a Boston i a París, i fou a la capital francesa on escriví el seu llibre d’interpretació de música dels segles XVII i XVIII, obra considerada de referència. El 1914 tornà a Anglaterra i tres anys més tard s’instal·là a Haslemere, on creà un taller de fabricació d’instruments. El 1925 inaugurà el primer Festival de Música Antiga de Cambra de Haslemere, amb un notable èxit, i el 1929 es creà la Fundació Dolmetsch, destinada a l’estudi i la interpretació de la música antiga.