DOnofrio estudió en el American Stanislavsky Theatre de Nueva York, y más tarde con Sharon Chatten del Actors Studio, efectuando una combinación de ambos enfoques para producir un estilo híbrido que brilla en su labor. En 1987, el actor destacó por primera vez con su inolvidable caracterización en la atrevida La Chaqueta Metálica (Full Metal Jacket, 1987), de Stanley Kubrick.