NSƯT Phú Đôn sinh ngày 8/3/1960 tại Hà Nội, là con út trong gia đình có 8 người con. Bố ông là NSƯT Lại Phú Cương, nghệ sĩ của Nhà hát Kịch Việt Nam. 

Khi còn nhỏ, Phú Đôn từng đóng 2 vở diễn ở Nhà hát Kịch Việt Nam là Hoa pháo và Búp trên cành. Học xong trung học, chuẩn bị nộp hồ sơ thi vào ngành công an thì Nhà hát Kịch Việt Nam tuyển lớp đào tạo diễn viên trẻ nên ông đăng ký dự tuyển. Phú Đôn trở thành diễn viên khóa đầu tiên của nhà hát cùng các nghệ sĩ như Lan Hương, Đỗ Kỷ, Trọng Trinh.

Vở diễn đầu tiên ông đóng là tác phẩm tốt nghiệp Người đá lạc đội hình do NSND Doãn Hoàng Giang dựng. Phú Đôn khi đó 22 tuổi, hóa thân nhân vật phản diện gần 60 tuổi, vai diễn giúp ông đạt điểm cao, nhận nhiều lời khen của thầy cô, bạn học, mở ra sự nghiệp diễn xuất thành công.

Năm 2019, Phú Đôn được nhận danh hiệu NSƯT. Nam nghệ sĩ hoạt động tại Nhà hát Kịch Việt Nam cho đến khi nghỉ hưu vào tháng 5/2020.