Autodidatta, Domela iniziò a dipingere dopo la Prima guerra mondiale, inizialmente influenzato dal Cubismo e dal Costruttivismo. Nel 1924 divenne il più giovane membro di De Stijl e iniziò a sviluppare le proprie composizioni neoplastiche, mentre nel 1927 aderì a Die Abstrakten Hannover. Sperimentò materiali e tecniche diverse, tra cui il fotomontaggio, e fondò una propria agenzia pubblicitaria. Negli anni Trenta collaborò con Cercle et Carré e successivamente con il gruppo Abstraction-Création. Nel 1933 si trasferì a Parigi, dove nel 1937 fondò la rivista Plastique insieme a Hans Arp e Sophie Taeuber-Arp.