Sinh ngày 10 tháng 2 năm 1943, quê ở Vân Đình, Hà Sơn Bình
Còn được biết qua các bút danh Trần Xuân Nam, Vân Đình, Ái Nhạc

Dương Thụ tốt nghiệp khoa Văn trường Đại học sư phạm Hà Nội năm 1965, làm giáo viên cấp III.

Năm 1972, ông thi đậu vào Khoa Sáng tác của Nhạc viện Hà Nội (cùng đợt với Nguyễn Cường và Trần Tiến), tuy nhiên do những rắc rối về hành chính nên năm thứ hai Đại học ông phải trở về Tuyên Quang. Năm 1978, ông vào làm giảng viên khoa lí luận Đại học Mỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Từ năm 1982, ông chuyển sang hoạt động âm nhạc, vừa sáng tác vừa chỉ đạo nghệ thuật cho nhiều Đoàn Văn công chuyên nghiệp, rồi làm biên tập cho Nhà xuất bản Âm nhạc và Đĩa hát Việt Nam, Tạp chí "Âm nhạc" của Hội Nhạc sĩ Việt Nam. Từ năm 19 tuổi, Dương Thụ đã có ca khúc được phát trên Đài Tiếng nói Việt Nam (Bài Nhớ làng xưa).

Vào thập niên 1990, những sáng tác của ông bắt đầu được công chúng biết đến và đón nhận. Hàng loạt ca khúc của ông được phát trên sóng phát thanh truyền hình, xuất hiện trong nhiều chương trình, băng đĩa, được rất nhiều ca sĩ thể hiện như Lệ Quyên, Thanh Lam, Mỹ Linh, Hồng Nhung, Bằng Kiều... Tháng 6 năm 2005, Chương trình Con đường âm nhạc số 2 mang tên Im lặng đã được tổ chức để vinh danh ông.

Ông đã viết nhiều ca khúc và gần 20 năm nay, tên tuổi của ông trở nên quen thuộc đối với giới hâm mộ âm nhạc, đặc biệt là giới trẻ. Ca khúc của Dương Thụ khúc chiết, trữ tình, có phong cách riêng, mang hơi thở của dòng âm nhạc mới, phảng phất âm hưởng dân tộc. Nhiều tác phẩm của ông đã biểu diễn rộng rãi và xuất bản âm thanh và băng hình.

Người bạn đời của ông là Phạm Thị Thu Thuỷ, nữ phóng viên báo Thể Thao & Văn Hoá.

Các ca khúc đáng chú ý: Ru em bằng tiếng sóng, Em đi qua đời tôi, Bài hát ru cho anh, Ngày mưa hãy đến với em, Câu hỏi trước biển, Điều còn mãi, Đánh thức tầm xuân, Hơi thở mùa xuân, Mặt trời êm dịu, Lắng nghe mùa xuân về....

Tháng 10/2009, album có tên gọi "Sundance" (thuộc dạng "hi-end") của nhạc sĩ Dương Thụ có mặt trên thị trường. Theo êkip thực hiện, xu hướng hội nhập của âm nhạc Việt từng có trước đây, như Mỹ Linh phát hành album ở thị trường Nhật Bản, Thanh Lam thu âm cho album của nhạc sĩ Đan Mạch... "Nhưng đây là lần đầu tiên, album của một tác giả Việt Nam được chuyển ngữ hoàn toàn, mời ca sĩ nước ngoài hát. Ngoài ra còn có sự tham gia chơi nhạc của hai nghệ sĩ nổi tiếng Paul Langosch và Mario Trane", đại diện êkip nói.

Riêng nhạc sĩ Dương Thụ bày tỏ sự cảm động khi có được một album nhạc đặc biệt này. "Trước đây, tôi và ca sĩ Hồng Nhung từng có thử nghiệm hát tiếng Anh nhạc của mình. Nhưng lần này, điều đáng nói là ca khúc của tôi được người nước ngoài hát. Vì thế mà phần ngôn ngữ sẽ chuẩn và hay hơn".

Được thu "live" từ phần nhạc và hát tại studio của Nhạc viện TP HCM, album được soạn hòa âm bởi hai nhạc sĩ Dũng Đà Lạt và Vũ Trọng Hiếu. Toàn bộ êkíp thực hiện cùng bày tỏ mong muốn, cách làm nhạc như album "Sundance" sẽ mở ra một hướng đi mới cho việc quốc tế hóa âm nhạc Việt Nam.