Aquest home polifacètic ha esdevingut un dels màxims representants del Modernisme.

Nascut en una família culta i benestant, era fill d´un enquadernador i editor, en el taller del qual va tenir els primers contactes artístics i va adquirir els coneixements sobre les arts del llibre. Va estudiar ciències exactes, físiques i naturals a Barcelona i després va començar enginyeria a Madrid, però ben aviat l´abandonà per matricular-se a arquitectura, i n´obtingué el títol el 1873.

En tornar a Barcelona va ingressar com a professor a l´Escola d´Arquitectura de Barcelona, oberta el 1875, activitat que va dur a terme al llarg de la seva trajectòria professional, i va arribar a ser director d´aquesta entitat durant vint anys, fins al 1920. En aquest període foren alumnes seus J. Puig i Cadafalch i A. Gaudí, entre altres.

Ja des d´aquest moment començà a col·laborar en diverses publicacions de l´època amb articles on transmetia les seves idees respecte de l´arquitectura, però va ser l´article "En busca de una arquitectura nacional", publicat a La Reinaxença el 1879 i en el qual plasmava la seva idea d´una arquitectura nacional catalana, el que va tenir més ressò.

La seva producció arquitectònica a Barcelona es va iniciar amb l´edifici de l´Editorial Montaner i Simón (1881-1886; Aragó, 255; actual seu de la Fundació Antoni Tàpies) i a partir d´aleshores la seva activitat va ser molt prolífera. Algunes de les obres d´aquest autor a Barcelona són: el restaurant per a l´Exposició Universal del 1888, anomenat Castell dels Tres Dragons (Parc de la Ciutadella; actual Museu de Ciències Naturals); el Palau Montaner (1891-1896; Mallorca, 278); l´Hospital de la Santa Creu i Sant Pau (1902-1930; Sant Antoni Maria Claret, 167), que va continuar el seu fill Pere Domènech i Roura (1912-1930); la reforma de la Fonda Espanya (1903; Sant Pau, 9-11); el Palau de la Música Catalana (1905-1908; Palau de la Música, 4-6); la Casa Lleó Morera (1905; passeig de Gràcia, 35), i la Casa Fuster (1908-1911; passeig de Gràcia, 132). La seva producció s´estén també a Reus, amb edificis tan destacats com l´Institut Psiquiàtric Pere Mata (1898-1922; passeig Briansó, s/n) o la Casa Navàs (1901-1907; plaça del Mercadal, 5), i a Canet de Mar, amb la Casa Roura (1889-1892; Riera de Sant Domènech, 1).

Va rebre encàrrecs, sobretot a la seva darrera etapa, per restaurar alguns edificis públics, com el Saló de Cent de la Casa de la Ciutat i la Llotja de Barcelona.

En totes les seves obres destaca la gran eclosió de les arts decoratives; la voluntat de l´arquitecte de crear un conjunt unitari i global on tots els oficis tenen cabuda.

Com a home inquiet i implicat en la seva cultura, va ser un participant actiu en la política catalana: fou diputat a Corts en diverses ocasions, dirigent de la Lliga Regionalista i redactor de les Bases de Manresa.

També es va distingir com a historiador i heraldista: és autor de diverses publicacions sobre història i art català, principalment de l´època medieval.