Rodil se je v učiteljski družini. Po končani meščanski šoli v Celju je odšel leta 1927 v Ljubljano, v Delniško tiskarno, kjer je bil vajenec v grafično risarskem oddelku, poleg tega je obiskoval slikarsko šolo. Leta 1929 se je vpisal na zagrebško umetniško akademijo, kjer je leta 1934 diplomiral z odliko. Leto kasneje je bil sprejet v Društvo slovenskih likovnih umetnikov. Svoja slikarska znanja je dopolnjeval in poglabljal po evropskih umetniških središčih, predvsem v Parizu. Po vrnitvi v Celje se je družil z napredno mislečimi ljudmi, kar se je odražalo tudi v njegovih slikah.
Leta 1939 je dobil službo učitelja likovnega pouka na gimnaziji v Banja Luki. V tem obdobju je naslikal veliko pokrajinskih slik. Na začetku druge svetovne vojne je bil ujet kot rezervni planinski oficir. Devet mesecev je preživel v nemškem ujetništvu, konec leta 1941 pa so ga odpustili na prošnjo kolegov iz banjaluške gimnazije. Nemci so mu dovolili, da je lahko v taborišču slikal in risal, ob odhodu pa je lahko vsa svoja dela obdržal. V tem obdobju so nastali izjemni portreti. Kmalu nato je bil mobiliziran v redno hrvaško vojsko, hkrati pa je že sodeloval s partizani. Zaradi izdajstva so ga zaprli ustaši, ki so ga po nekaj mesecih zaradi pomanjkanja dokazov izpustili. Nato je pobegnil k četnikom, po petih mesecih pa se je priključil partizanskim enotam na Kozari. Od tam je odšel v Slovenijo, kjer je sodeloval v narodnoosvobodilnem boju in opravljal likovne propagandne naloge. Na osvobojenem ozemlju je deloval v Belokranjski tehniki, v centralni tehniki KPS in v prosvetnem oddelku SNOS v Črnomlju. Kot odposlanec se je udeležil tudi Zbora odposlancev slovenskega naroda v Kočevju. Po vojni je do smrti živel v Ljubljani, kjer se je odločil za status samostojnega likovnega umetnika. Poleg slikanja je pisal še spomine, ki so izšli v knjigi Izgubljeni zapiski, članke o likovni umetnosti, zanimala pa sta ga tudi film in fotografija.
Po umetniški usmeritvi je bil barvni realist in umirjeni kolorist. Njegov opus je zelo obsežen. Izstopajo perorisbe s tušem, portreti, krajine, mapa linorezov V imenu kristusovih ran (1944), ilustracije za Zdravljico itd. Tudi po vojni je ustvaril veliko del na temo NOB (Maščevanje 1947, Prešernova proslava 1942 (1952), Konec vojne 1955, pogosto je upodabljal razne motive iz narave (cvetje, drevesa).
Leta 1992 so v Savinovi hiši v Žalcu odprli stalno zbirko njegovih del, leta 2012 pa je bila v Domu krajanov v Galiciji odprta Galerija Doreta Klemenčiča – Maja.
Izgubljeni zapiski, 1972
N. Šivavec: Dore Klemenčič: med besedo in podobo, 1991
Klemenčič, Dore – Maj, Enciklopedija Slovenije, zv. 5, Ljubljana 1991