Đồng Đại Lộc sinh ngày 27 tháng 7 năm 1958, quê ở xã Ngư Lộc, huyện Hậu Lộc (nay là xã Vạn Lộc), tỉnh Thanh Hóa, một vùng quê biển giàu truyền thống cần cù và kiên cường của xứ Thanh. Tháng 10 năm 1975, khi đất nước vừa thống nhất, ông trúng tuyển vào Trường Đại học Cảnh sát nhân dân (nay là Học viện Cảnh sát nhân dân), theo học hệ chính quy chuyên ngành Điều tra tội phạm hình sự và tốt nghiệp năm 1980.
Trở về quê hương, ông bắt đầu sự nghiệp tại Công an tỉnh Thanh Hóa từ vị trí cán bộ tổng hợp, rồi lần lượt đảm nhận các cương vị Đội trưởng, Phó Trưởng phòng, Trưởng phòng Cảnh sát kinh tế, Phó Giám đốc kiêm Thủ trưởng Cơ quan Cảnh sát điều tra. Từ năm 2004 đến năm 2010, ông giữ cương vị Giám đốc Công an tỉnh Thanh Hóa, gắn tên mình với nhiều phong trào lớn: phong trào toàn dân bảo vệ an ninh Tổ quốc, xây dựng khu dân cư an toàn về an ninh trật tự, xây dựng phong cách người Công an văn hóa, vì dân phục vụ.
Năm 2010, ông được điều động về Bộ Công an, giữ chức Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Cảnh sát quản lý hành chính về trật tự, an toàn xã hội (Tổng cục VII), sau đó là Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Cảnh sát, trực tiếp chỉ đạo nhiều mặt công tác, trong đó có đấu tranh phòng, chống tội phạm về ma túy.
Song hành với công tác chỉ huy, ông bền bỉ theo đuổi con đường học thuật: Thạc sĩ Hình pháp học năm 2006, Tiến sĩ Luật học năm 2010 và được bổ nhiệm chức danh Phó Giáo sư năm 2015. Rời cương vị lãnh đạo, ông tiếp tục cống hiến trên bục giảng tại Học viện Cảnh sát nhân dân (2018–2021), rồi tham gia giảng dạy, nghiên cứu tại Học viện Khoa học xã hội và Trường Đại học Văn Lang. Đến nay, ông vẫn miệt mài viết sách, công bố công trình và đóng góp tiếng nói chuyên môn cho các vấn đề pháp luật, an ninh trật tự của đất nước.