Su vida la escribió con devoción precisa un monje contemporáneo llamado Grimaldo, que además fue religioso de su casa. Lo que se describe en latín decadente de última hora fue luego puesto en el romance escrito por Gonzalo de Berceo ya en el siglo XIII.
Nace a comienzos del siglo XI en Cañas, Navarra, sin que conozcamos si fue de alta o baja cuna. Sí sabemos que fue pastor de niño y dado a compartir leche de oveja con los viandantes. Se le describe como un hombre de carácter pacífico y estudioso, cualidades que quizás le decantaron hacia la vida eremítica por la que se decantará en el futuro.
Años más tarde, es ordenado sacerdote por medio del obispo, pero él no se siente digno. Después de año y medio se retira con intención de convertirse en un eremita, pero en aquel entonces no había, así que se retira al cenobio de San Millán de la Cogolla, tomando el hábito negro de San Benito.
En la abadía de San Millán fue nombrado prior, que rehace con gran habilidad. Su cargo como abad le trajo no obstante la enemistad del rey de Navarra, al negarse a entregarle los tesoros del monasterio que el monarca navarro pretendía con el pretexto de haber sido donados por sus antepasados. Por este motivo tuvo que abandonar San Millán y expatriarse en Burgos, donde por sus dotes intelectuales se amistó con el obispo de Burgos y el rey Fernando I de Castilla, que le propusieron para restaurar el monasterio de San Sebastián de Silos.
A él le debemos la reforma de uno de los más bellos monasterios cristianos sobre la Tierra. Tras tomar las riendas del mismo en 1041, Domingo levantó la iglesia románica y el claustro, y organizó el scriptorium o sala de copistas, donde se creó una de las más completas y ricas bibliotecas de la España medieval. Considerado ya en vida como un santo, a su muerte recibió culto como tal y el monasterio tomó su nombre. Su vida y los supuestos milagros que la tradición le atribuyen le merecieron el apelativo de gran taumaturgo del siglo XI.