Dickinson W. Richards 1895. október 30-án született aNew Jersey állambeli Orange városában. Apja, id. Dickinson W. Richards New York-iügyvéd, anyja Sally Lambert volt. Ősei mindkét ágon a17. században betelepültúj-angliaiak voltak, anyai nagyapja és mindhárom anyai nagybátyja orvos volt. A középiskolát aconnecticuti Hotchkiss Schoolban végezte, utána pedig 1913-ban aYale Egyetemen tanultangol ésógörög nyelvet és irodalmat. 1917-ben szerzettBSc fokozatot és mivel ekkor azAmerikai Egyesült Államok belépett azelső világháborúba, Richards csatlakozott az amerikai hadsereghez, és a háború végéig tüzérhadnagyként harcolt.
A háború után a családi hagyományt követve aColumbia Egyetemen tanultorvostudományt és 1923-ban orvosdoktori fokozatot szerzett. 1927-ig a New York-i Presbiteriánus Kórházban rezidensként dolgozott, és közben megjelentetett néhány cikket avérkeringésről és avérgázokról. EzutánLondonban töltött egy évet kutatómunkával a leendőNobel-díjasHenry Dalefiziológiai laboratóriumában, ahol amáj vérkeringését tanulmányozta. 1928-ban visszatért a Presbiteriánus Kórházba, és folytatta klinikusi, kutatói és a Columbia Egyetemen oktatói pályáját. 1930-ban megismerkedett a francia vendégkutatóAndré Cournand-nal és felajánlotta neki a közös munka lehetőségét. Az eredetileg egyéves ösztöndíjjal New Yorkba érkező Cournand az Egyesült Államokban maradt és a következő harminc évben közösen dolgozott Richardsszal.
Richards és Cournand munkája elsősorban atüdőoxigénfelvételére és avér oxigén- ésszén-dioxid-szállító kapacitására koncentrált. Hogy megfelelő mintát tudjanak venni a szíven keresztül szállított vérből, kifejlesztették a szívkatéterezési technikát. Korábban voltak hasonló próbálkozások, főleg állatokon, de 1929-ben egy fiatal német orvos, Werner Forßmann saját szívébe vezetett be egy vékony, urológiában használt katétert. Humán alkalmazását azonban túlságosan veszélyesnek ítélték és az önkísérlet miatt Forßmannt el is tanácsolták munkahelyéről, és a későbbiekben urológusként dolgozott. Richards és Cournand számos állatkísérlet után 1941-re kidolgozta a szívkatéterezés embereken is biztonsággal alkalmazható technikáját. Az új módszer az új kutatási lehetőségeken túl lehetővé tette veleszületett szívbetegségek diagnosztizálását, szívgyógyszerek hatásának monitorozását és a betegek állapotának pontosabb követését. 1956-ban Dickinson W. Richards, André F. Cournand és Werner Forßmannorvostudományi Nobel-díjat kapott aszívkatéterezés módszerének kifejlesztéséért.
Richards 1935-től egyéb elfoglaltságai mellett aMerck & Co. gyógyszergyár tanácsadója is volt. 1945-ben a Columbia Egyetemen orvosprofesszorrá, és a New York-i Bellevue kutatókórház első (Columbiai) részlegének vezetőjévé nevezték ki. 1961-ben visszavonult, ésprofessor emeritusként dolgozott tovább. 1963-ban megkapta a franciaBecsületrendet.
Dickinson W. Richards 1931-ben vette feleségül Constance Burrell Rileyt, a labortechnikusát. Négy lányuk született, Ida Elizabeth, Gertrude Woodruff, Ann Huntington, és Constance Lord Richards. Richards André Cournand leírása szerint „szinte a félénkségig szerény volt”, a számos felajánlott díszdoktori címből is csak kettőt, a Yale és Columbia Egyetemekét fogadta el.