1915年、東京で生まれる。小学校時代から雑誌「赤い鳥」などの感化で童謡をつくり、作曲への関心を早くから示す。東京帝国大学（現・東京大学）法律学部政治学科を卒業後、外務省に入省、海外の大使館勤務のかたわら、現地の大学で和声や音楽理論を聴講する。1941年から44年、諸井三郎に作曲・音楽技法を師事した。 1945年、終戦の時、カンボジァ王国領事として赴任していたサイゴンで３年間フランス軍に抑留される。その簡に、レイボヴィッツの著書「シェーンベルクとその楽派」を入手、同地で12音技法による作品「ピアノのための前奏曲とフーガ」（未完）を試作した。帰国後この書は同じ諸井門下の柴田南雄や入野義朗の手に渡り、日本の現代音楽の号火となる。戸田邦雄自身は12音技法を一つの手法として適宜に取り入れながら、ロマン的な響きのする独自の様式を確立した。下記の職歴は興味深い。

1938年4月：外務省入省　欧亜局勤務（外務書記生）同年夏、ドイツ国へ赴任（ハイデルベルク大学聴講）　1939年1月：ドイツ国ベルリン日本大使館勤務（外交官補）同年6月、ソヴィエト連邦モスクワ日本大使館勤務（外交官補）　1941年8月：外務省欧亜局勤務（翌年、外務事務官）　1944年11月：仏印サイゴン日本大使府調査部勤務（領事）

1945年3月：カンボジャ王国プノンペン駐在（8月終戦まで）同年9月より1948年6月までサイゴン〜シンガポール〜サイゴン諸抑留所生活　1948年8月：外務省調査局勤務（外務事務官、総務室長）　1951年春：ガリオア資金によりアメリカ合衆国滞在、国連など訪問視察　同年７月、外務省政務課長（講話国会政府説明員）同年12月、外務省情報文化局第１課長（文化関係）兼　第３課長（ユネスコ関係）　1954年2月：外務省情報文化局付一等書記官　次いで　外務参事官(1959年までアメリカ合衆国教育委員会理事）　1955年4月：外務省研修所指導官　及び　桐朋学園音楽科非常勤講師　　1957年3月：中近東、西ヨーロッパに公用出張　1957年4月〜1959年5月：外務省研修所幹事　1959年6月〜1963年12月：在フランス日本大使館参事官　次いで公使・ユネスコ常駐政府代表　1964年5月：外務省退職　1964年4月：桐朋学園大学音楽学部非常勤講師。

1965年4月：同専任講師・理論主任　1968年4月：同教授・理論主任・図書館長　1976年4月：同客員教授　1977年4月：同非常勤講師(1996年まで）　同年同月：洗足学園大学音楽学部客員教授　同年8月：同教授・音楽学部長・図書館長　1988年3月：洗足学園専任退職　同大学客員教授（1996年まで）。

関係団体
国際音楽評議会IMC（ユネスコ）日本国内委員会（書記長）、日本現代音楽協会（名誉会員）、日本作曲家協議会（会員　元・理事）、日本音楽ペン・クラブ（会員）、音楽家クラブ（終身会員）、日独音楽協会（終身会員）、日仏音楽協会（終身会員）、日ロ音楽家協会（名誉会員　元・副会長）、日本ハープ協会（名誉会員）、（社）日本ワーグナア協会（評議員　元・理事）、日本バッハ協会（会員）、日本アルバン・ベルク協会（理事）、（財）ジェスク音楽文化振興会（元・理事）、（財）神奈川フィルハーモニー管弦楽団（評議員）、
日本近代音楽館を設立する会（発起人）。その他。

叙勲
1956年：フランス国レジオン・ドンヌール勲章（オフィシエ章）　1988年：勲四等旭日中授章。