Колин Доннелл родился 9 октября 1982 года в Сент-Луисе, в семье с ирландскими и французскими корнями. Колин вырос вместе с двумя старшими братьями.

Учась в школе Колин играл в школьном театре, а также пел в хоре.

В возрасте 17 лет он увлекся игрой на гитаре и начал брать уроки вокала.

До 2005 году Доннелл учился в Университете Индианы, а после его окончания до 2007 года участвовал в национальном туре театральных постановок, во время которого участвовал в мюзиклах «Mamma Mia!», «Follies» и «Jesus Christ Superstar». В рамках этого же тура Колин был приглашен на Бродвей для роли Хэнка Маджевски в мюзикле «Jersey Boys».

В 2008 году он исполнял роль Троя Болтона в постановке «High School Musical on Stage!», а в2009 году роль Фиеро в мюзикле «Wicked».

В 2011 году Колин Доннелл участвовал в бродвейской постановке «Anything Goes», за роль в которой номинировался на премию Drama Desk как лучший актер мюзикла.

В том же 2011 году он дебютировал на телевидении, появившись в 4 эпизодах сериала «Пэн Американ».

В 2012-2013 годах Колин снимался в первом сезоне сериала «Стрела», где ему досталась роль Томми Мерлина, лучшего друга главного героя, Зеленой стрелы, которого в сериале исполнил Стивен Амелл.

В 2014 году Колин вместе с Дайан Лэйн, Элизабет Бэнкс и Дакотой Фаннинг появился в криминальной картине «Каждая секретная вещь». Также Доннелл появился в одном из эпизодов сериала «Помнить всё» и в 9 эпизодах первого сезона сериала «Любовники».

В ноябре 2014 года Колин Доннелл прошел кастинг для участия в постановке мюзикла «Lady, Be Good», который будет показан на Бродвее с 4 по 8 февраля 2015 года в рамках программы «Encores!».