Domagk õppis Kieli ülikoolis meditsiini, kuid läks vabatahtlikuna Esimesse maailmasõtta. Detsembris 1914 sai ta haavata ning töötas seejärel sõja lõpuni meedikuna. Pärast sõda lõpetas ta poolelijäänud õpingud ja 1921. aastal asus tööle Greifswaldi ülikooli, kus uuris bakterite põhjustatud nakkushaigusi.[1]1925. aastal asus ta tööle Münsteri ülikooli ja sai seal professoriks. Hiljem sai ta Baierimaa patoloogia- ja bakterioloogiainstituudi direktoriks.
1939. aastal sai ta Nobeli meditsiiniauhinnaProntosili avastamise eest, mis oli esimene ravim bakteriaalsete nakkushaiguste vastu.[2]Natsi-Saksamaal oli sakslastel keelatud Nobeli auhinda vastu võtta ning seetõttu sundisid võimud Domagki auhinnast loobuma. Domagk sai auhinna kätte 1947. aastal, kuid Nobeli auhinnaga kaasnevat raha välja ei makstud.[3]