Nacque da genitori protestanti francesi provenienti dalla Normandia, il cognome deriva dal termine D'Hollande.
Mentre lavorava nel commercio assieme al padre, si interessò di latino, greco, matematica, fisica e anatomia.
Nel 1752 decise di associarsi alla società di suo figlio primogenito, Peter, da lui stimolato allo studio dell'ottica e della matematica, per la costruzione e il commercio di strumenti ottici.
La sua reputazione crebbe rapidamente e nel 1761 divenne ottico del re.
Dal 1753 John Dollond fu in contatto con James Short (1710-1768) e altri membri della Royal Society di Londra ai quali comunicava le sue innovative scelte tecniche.
Nel 1757-58 fece alcuni esperimenti con diversi tipi di lenti e nel 1758 il suo obiettivo acromatico, consistente in due lenti crown, convergente, e flint divergente, così da correggere gli errori derivanti dalla differente rifrangibilità dei raggi di luce, venne ufficialmente riconosciuto ed accettato dalla Royal Society e brevettato; inoltre ottenne la prestigiosa Copley Medal e nel 1761 divenne membro della Royal Society.
Dopo la sua morte, Chester Moore Hall (1703-1771) rivendicò la paternità dell'obiettivo cromatico, che però non gli venne riconosciuta.