Donatienne Michel-Dansac commence ses études musicales de violon et piano à sept ans. Elle entre à la maîtrise de l'Opéra de Nantes et participe pendant dix ans aux productions scéniques et de concerts, souvent en tant que soliste. En 1985, elle est admise au Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris. En 1988, elle a interprété Laborintus II de Luciano Berio avec l'Ensemble Intercontemporain et Pierre Boulez. Elle est invitée par de nombreuses formations internationales. Une étroite collaboration avec l'Ircam depuis 1993 lui a permis de créer de nombreuses œuvres (Mauro Lanza, Fausto Romitelli, Philippe Leroux...)

Sa rencontre avec Georges Aperghis en 1992, pour Sextuor marque depuis lors son grand attachement à interpréter la musique de ce compositeur. En 2001, elle est la première interprète de l'intégralité des Récitations (CD ColLegno); Happiness Daily en 2009; en 2010, Tourbillons (textes d'Olivier Cadiot) pour voix seule au Théâtre du Rond-Point; et, avec grand succès, le rôle de Félicie dans son opéra-bouffe Les Boulingrin, création mondiale à l'Opéra Comique en mai 2010, mis en scène par Jérôme Deschamps et dirigé par Jean Deroyer.

Elle interprète internationalement la musique baroque, classique et romantique, et se produit en récital avec Vincent Leterme. Ses enregistrements ont obtenu de nombreux prix de la critique internationale. Robert le cochon de Marc-Olivier Dupin, dirigé par Jean Deroyer avec l'Orchestre National d'Île-de-France est son dernier enregistrement sorti chez Harmonia Mundi.

Pour le cinéma, elle a tourné dans Musica da camera de Philippe Béziat, et Tempête sous un crâne de Catherine Maximoff. Elle est l'interprète du prochain film d'Erik Bullot L'Alliance. Elle se produit aussi en tant que lectrice (Bastard Battle, roman de Céline Minard; Les miens de Claude Closky). Elle est l'invitée de nombreux musées et fondations, pour des projets d'art contemporain et cinématographiques. Elle se produira aux États-Unis et au Festival d'Aix-en–Provence la saison prochaine.

Elle enseigne en France et à l'étranger.