Dunai Tamás 1949. július 7-én született Mohácson. 1973-ban Szegeden magyar-francia szakon végzett a József Attila Tudományegyetem Bölcsésztudományi karán, majd 1976-ban a Színház- és Filmművészeti Főiskolán szerzett diplomát.
A főiskola elvégzése után a Madách Színház tagja lett, 1992-ig ott játszott, majd szabadúszóként dolgozott, az utóbbi években pedig a kecskeméti Katona József Nemzeti Színház állandó fellépőjeként láthatta a közönség.
Pályája csaknem 50 éve alatt száznál több emlékezetes színházi szerep, több tucat film- és televíziós szerep megformálása kötődik nevéhez. Rendszeres közreműködője volt a Madách zenés darabjainak, a Macskáknak, a Doctor Herznek és a Mária evangéliumának, számos vers- és sanzonfelvétel őrzi emlékét, s néhány filmben (Teketória, Angi Vera, Dóra jelenti, Állatkerti mesék, Gyanú, Made in Hungária) is játszott.
A televízióban sok vers- és sanzonfelvétele volt, A szerencsétlen flótás tévéjátékban szerepelt. A rádióban Hans Castorp szerepét játszotta Thomas Mann A varázshegy című művében. Önálló estjeit Olvasólámpa zenével, Szikrák jégkockával címmel adta elő.
Gyakran fellépett a Budapest Dixieland Band és a Budapest Klezmer Band vendégeként is, Magyarországon és külföldön egyaránt. Tagja volt a Színészzenekarnak, klarinéton és szaxofonon játszott.
1996 óta háromszor hívta meg a BBC Világszolgálat, hogy a magyar adás állandó munkatársainak beszédkultúrájával foglalkozzon, 2006 szeptemberétől a Madách Musical Műhely osztályvezető tanára volt.
2004-ben rendezőként is bemutatkozott az Ez nem ugyanAz című musicalesttel.
1985-ben Jászai Mari-díjat, 1989-ben Greguss Zoltán-díjat kapott. 1997-ben érdemes művész kitüntetésben részesült. 1998-ban Emerton díjat, Az év musical énekese elismerést vehette át. 2000-ben Mensáros-díjjal jutalmazták művészetét. 2015-ben Magyarország Kiváló Művésze díjat kapott, a következő esztendőben pedig szülővárosa, Mohács díszpolgárává választották. 2017-ben Tolnay Klári-díjjal tüntették ki. 2022-ben a Halhatatlanok Társulatának örökös tagjává választották.
Dunai Tamás temetéséről később intézkednek – közölte a család.