1936年、スイスのローザンヌ生まれ。ローザンヌとジュネーヴの音楽院に学び、シエナのキジアーナ音楽アカデミー、バークシャー音楽センターで研鑽を重ね、当時の大指揮者アンセルメやミュンシュに師事。1964年にベルン交響楽団を指揮してデビューした。
以降、欧米の主要楽団を数多く指揮するが、デュトワの名を一躍世界のスターダムに押し上げたのは、1977年より音楽監督を務めたモントリオール交響楽団との活動である。同団を「フランスのオケ以上にフランス的に」魅力的に育て上げ、世界ツアーやデッカ・レーベルのCDで一世を風靡、数多くの賞を獲得するとともに、世界中の音楽ファンはデュトワが創り上げた音色の魔術に熱狂した。ほかにもフランス国立管の音楽監督、フィラデルフィア管首席指揮者を歴任し、ベルリン・フィルやバイエルン放送響、ボストン響など欧米の主要オーケストラへ定期的に客演。
1996年にはNHK交響楽団の常任指揮者に就任、音楽監督を経て、2003年より名誉音楽監督。意欲的なプログラミングを行い、数々の作品を日本初演したほか、タン・ドゥンやグバイドゥーリナ、ペンデレツキ、リーバーマン、細川俊夫に新作を委嘱。それまでのＮ響はドイツ系の作品・指揮者を主としていたが、デュトワはフランス系のレパートリーを多数取り入れ、同団の一時代を築いた。2018年にはサンクトペテルブルク・フィルハーモニー交響楽団の首席客演指揮者に就任。
デュトワは多くのオーケストラと共にフランス音楽を軽やかで明快なタッチで描き、ラヴェル、ドビュッシーといったフランス音楽の神髄を、深いレヴェルで聴衆に伝える。また、独特のリズム感で指揮するストラヴィンスキーやメシアンなどの近・現代音楽や、バレエ音楽でも常に高い評価を得ている。
ほかにもPMFや宮崎国際音楽祭の芸術監督を務めるなど、日本のクラシック界へ大きく貢献。日本のみならず中国でも、誰よりも早くフランス国立管やN響とツアーをし、音楽祭に参加するなど、新しい領域へ飛び込む姿勢を持ち、世界中の聴衆に音楽の素晴らしさを伝えてきた。80歳を迎えた2016年には、平和を祈り、ブリテンの「戦争レクイエム」を世界各地で指揮した。 各地での勲章や博士号の授与も多い。録音の数は200以上に上り、2度のグラミー賞をはじめ数々の栄誉に輝いている。