À partir de 1893, Raoul Dufy suit les cours du soir de Charles Lhuillier à l'École municipale des Beaux-Arts du Havre. Il rencontre Raimond Lecourt, René de Saint-Delis et Othon Friesz avec lequel il partagera ensuite un atelier à Montmartre et qui restera un de ses plus fidèles amis. Il peint des paysages normands à l'aquarelle.
En 1900, il entre à l'École nationale supérieure des beaux-arts de Paris, où il retrouve Othon Friesz. Il dessine beaucoup. Sa première exposition (au Salon des artistes français) a lieu en 1901. Puis il expose en 1903 au Salon des indépendants. Le peintre Maurice Denis lui achète une toile. Il peint beaucoup aux environs du Havre, et notamment sur la plage de Sainte-Adresse rendue célèbre par Eugène Boudin et Claude Monet. En 1904, avec son ami Albert Marquet, il travaille, toujours sur le motif, à Fécamp.
En 1903-1904 et 1906-1907, Dufy séjourne à Martigues en Provence. Il peint une série de paysages représentant la ville et ses canaux.
Influencé par le fauvisme et en particulier par l’œuvre de Matisse, il travaille avec Friesz, Lecourt et Marquet sur des tableaux de rues pavoisées de drapeaux, de fêtes de village, de plages.
En 1908, prenant conscience de l'importance capitale de Cézanne au cours de la grande rétrospective de 1907, il abandonne le fauvisme. Il exécute des études d'arbres, de chevaux, de modèles en atelier, des natures mortes. Cette même année, il se rend à L'Estaque[1], près de Marseille avec Georges Braque. Ils peignent, souvent côte à côte, les mêmes motifs que Cézanne.
Il séjourne dans la « Villa Médicis libre » (qui accueille des jeunes peintres dépourvus de ressources) à Orgeville avec André Lhote et Jean Marchand. En leur compagnie, il s’oriente vers des constructions influencées par les débuts du cubisme de Braque et de Picasso.
Il réalise en 1910 les bois gravés pour le Bestiaire d’Apollinaire. (Il en fera d’autres pour les Poèmes légendaires de France et de Brabant d’Émile Verhaeren).
En 1911, il épouse une Niçoise, Eugénie-Émilienne Brisson (1880-1962). Appelé par le grand couturier Paul Poiret qui a été impressionné par les gravures du Bestiaire de Guillaume Apollinaire, il se lance dans la création de motifs pour les tissus de mode et de décoration. En effet, l'impression des tissus est alors réalisée à l'aide de bois gravés. Avec Paul Poiret, il monte une petite entreprise de décoration et d'impression de tissus, « La Petite Usine ». Il y imprime ses premières tentures et étoffes qui feront la célébrité de Paul Poiret. Un an plus tard, il est engagé par la maison de soieries lyonnaise Bianchini-Ferrier pour laquelle il créera d'innombrables motifs d'après ses thèmes favoris (naïades, animaux, oiseaux, fleurs, papillons...), qui seront « mis en carte » pour le tissage sur les métiers Jacquard. Cette collaboration se prolongera jusqu'en 1930.
Toujours influencé par Cézanne, son dessin devient cependant plus souple au cours de son séjour de 1913 à Hyères.
En 1915, il s’engage dans le service automobile de l’armée.
Au cours de son premier séjour à Vence en 1919, les couleurs de ses tableaux deviennent plus vives et son dessin plus baroque.
Il se lance dans la lithographie avec les Madrigaux de Mallarmé en 1920. (Par la suite, il en réalisera pour Le Poète assassiné de Guillaume Apollinaire). Cette même année le Bœuf sur le Toit de Jean Cocteau est représenté avec des décors et des costumes de Dufy.
Sous l'impulsion de Paul Poiret et désireux de se rendre compte de l’effet de ses tissus sur les femmes, il commence à fréquenter les champs de courses en 1922 ; il y prend esthétiquement goût au spectacle des foule, des chevaux, et des mouvements. Il fait de plus en plus d’aquarelles, et travaille la céramique à partir de 1923 avec le céramiste catalan Artigas. D'emblée, les deux hommes se comprennent et le céramiste apprécie la fantaisie décorative et le talent du peintre. Sur les quelque deux cents pièces que comprend l'œuvre céramique de Dufy, la plupart sont le fruit du travail de collaboration entre les deux artistes. Le Vase aux baigneuses et aux cygnes est visible au MuMa - Musée d'art moderne André Malraux au Havre.
Dufy voyage beaucoup. Il découvre l’Italie (Venise, Florence, Rome, Naples, la Sicile) puis le Maroc et l’Espagne. Il admire les tableaux de Titien au Musée du Prado. Il voyage également en Belgique et en Angleterre.Il séjourne à Nice de 1925 à 1929 avec son épouse niçoise.
En 1926, en regardant une petite fille qui court sur le quai de Honfleur, il comprend que l’esprit enregistre plus vite la couleur que le contour. Il va alors dissocier les couleurs et le dessin. Il ajoute son dessin à de larges bandes de couleurs (généralement trois) horizontales ou verticales, ou bien à de larges taches colorées.
Il exécute des cartons pour des tissus d’ameublement réalisés en tapisserie par la Manufacture de Beauvais sur le thème de Paris. Son tableau Le Paddock entre au Musée du Luxembourg en 1932.
En 1936-1937, aidé par son frère Jean Dufy, il réalise pour le pavillon de l'Électricité de l’Exposition universelle de 1937, la plus grande peinture existante au monde : La Fée Électricité (624 m2), aujourd'hui visible au musée d'art moderne de la ville de Paris.
Raoul Dufy commence à ressentir en 1937 les premières atteintes d’une maladie douloureuse et invalidante : la polyarthrite rhumatoïde. Il est nommé membre du jury du prix Carnegie à Pittsburgh.
Les aquarelles des châteaux de la Loire et de Venise (nombreuses vues de la ville et de la lagune) voient le jour en 1938. Il travaille également à de très grands panneaux pour le palais de Chaillot : La Seine de Paris à la Mer. Othon Friesz réalise ceux de La Seine de la source à Paris.
La forêt ou étude d'arbre circa 1943 collection privée
Réfugié dans le sud de la France au début des années 1940, il peint les cartons pour les grandes tapisseries Collioure et Le Bel Été. Dufy excelle aussi dans la composition de décors et costumes de théâtre pour la Comédie-Française. Dans ses tableaux, il abandonne progressivement les larges bandes de couleurs pour une teinte d’ensemble dominante.
Jean Cocteau publie en 1948 un livre sur Raoul Dufy dans la collection « Les maîtres du dessin » (Éditions Flammarion).
Dufy illustre les Nourritures terrestres d’André Gide en 1949, puis L’Herbier de Colette (1950). Il est promu au grade de commandeur de la Légion d'honneur.
La tombe de Raoul Dufy au monastère de Cimiez (Nice)
Au musée d'art et d'histoire de Genève, 261 œuvres, ainsi que des céramiques, tapisseries, livres sont rassemblées en 1952. Par ailleurs 41 œuvres sont envoyées par la France à la Biennale de Venise. Il remporte le prix de peinture et en offre le montant à un peintre italien et à Charles Lapicque pour qu’ils puissent séjourner l’un en France et l’autre à Venise. Le peintre Alfred Manessier sera le dernier Français à obtenir ce prix. Dufy s’installe à Forcalquier dans les Alpes-de-Haute-Provence.
C’est là qu’il meurt le 23 mars 1953 d'une crise cardiaque. Ses derniers mots ont été pour demander à son secrétaire d’ouvrir les volets de sa chambre pour voir la montagne. Après une inhumation provisoire, la ville de Nice offre un emplacement au cimetière de Cimiez en 1956.