Nach dem Abitur am Mainzer Frauenlobgymnasium studiert Dagmar Leupold Germanistik, Philosophie, Theaterwissenschaften und Klassische Philologie in Marburg und Tübingen, wo sie 1979/80 ihr Staatsexamen in Germanistik und Philosophie ablegt. Von 1980 bis 1985 arbeitet sie als Deutschlehrerin an Privatschulen in Florenz und danach als Redakteurin am dortigen Deutschen Kunsthistorischen Institut. 1985 ist sie Stipendiatin des „Doctoral Program of Comparative Literature“ der City University in New York und Dozentin am Queens College. Ihre Promotion in Vergleichender Literaturwissenschaft an der City University erfolgt 1993; ihren ersten Lehrauftrag für Komparatistik erhält sie ein Jahr darauf an der Ludwig-Maximilians-Universität München, weitere  Lehraufträge in Bamberg, Mainz und Leipzig folgen.

Noch während ihrer Übersetzertätigkeit in Florenz schreibt Dagmar Leupold Gedichte, die in Zeitschriften und Anthologien erscheinen. Der erste Lyrikband Wie Treibholz (1988) vereint Gedichte über Liebe und Trauer und verrät über die titelgebende Metapher die verirrte Bewegung und autonome Selbststeuerung  durch das Medium der Kunst und der Sprache. Mit der Behauptung, „nur Erfundenes ist wahr“, sondiert Leupold zugleich ihre künstlerischen Möglichkeiten. Der vier Jahre später publizierte Roman Edmond: Geschichte einer Sehnsucht, ausgezeichnet mit dem Aspekte-Literaturpreis, vollzieht so eine Doppelbewegung: Eine deutsche Kunsthistorikerin liegt im Wochenbett und befasst sich mit dem Romanprojekt über einen aus der Dominikanischen Republik stammenden Sportlehrer namens Edmond, in den sie sich verliebt. Am Ende schlägt die Literatur ins Leben um, und das Kind wird geboren.

Nach Gedichten in Die Lust der Frauen auf Seite 13 (1994) kommt Leupolds zweiter Roman Federgewicht (1995) auf den Buchmarkt, die Geschichte eines ungarischen Aussiedlers, der nach einem Schlaganfall aus dem Koma erwacht. In dem darauffolgenden Sammelband aus Lyrik und kleinen Prosastücken Destillate (1996) gelingen Dagmar Leupold Momentaufnahmen aus Kindheit und Alltag, aus Träumen sowie Reflexionen über die Sprache. Danach veröffentlicht sie wieder einen Roman (Ende der Saison, 1999) und einen Gedichtband (Byrons Feldbett, 2001), bis 2002 der Roman Eden Plaza, ein erotisches Geschichtenmosaik nach orientalischem Erzählmodell, erscheint: Eine Ich-Erzählerin liegt bei ihrem Geliebten im Hotelzimmer und erzählt ihm, um ihn zu fesseln, Stationen und Episoden aus ihrem Ehe- und Familienleben mit ihrem italienischen Mann. Dabei mäandert sie, sprachverliebt sinnierend, durch eine komische wie traurige Vergangenheit und vertieft sich in die gegenwärtige Lust der Nacht. Der Roman wird 2007 von Fred Breinersdorfer unter dem Titel Zwischen heute und morgen fürs Kino verfilmt.

Mit ihrem 2004 veröffentlichten Buch Nach den Kriegen – Roman eines Lebens reiht sich Leupold, ähnlich wie Barbara Bronnen und andere, in die literarischen Aufarbeitungen der Nachkriegsgeneration in Bezug auf die Biografien ihrer Väter ein. Die folgenden Romane sind wieder Liebesromane bzw. literarische Utopien: Grüner Engel, blaues Land (2007) schildert die höchst komplizierte, utopische Geschichte um ein Paar, das in der Heimatlosigkeit der Fremde wieder zu sich selbst findet, Die Helligkeit der Nacht (2009) ist dagegen ein imaginiertes Zwiegespräch zwischen den Selbstmördern Heinrich von Kleist und Ulrike Meinhof.

Drei ihrer Romane werden für den Deutschen Buchpreis nominiert: Unter der Hand (2013), Die Witwen (2016) und Dagegen die Elefanten! (2022). Für ihr Werk hat Dagmar Leupold zudem mehrere Auszeichnungen erhalten: den Bayerischen Kunstförderpreis für Literatur (1994), den Montblanc-Literaturpreis (1995, zus. mit Doris Dörrie), den Martha-Saalfeld-Preis (1995), den Förderpreis der Bayerischen Akademie der Schönen Künste (1995), ein Stipendium des Deutschen Literaturfonds (1995/96), die Liliencron-Poetik-Dozentur an der Universität Kiel (2002), den Georg-K.-Glaser-Preis (2007), den Tukan-Preis (2013) sowie den Literaturpreis der Stadt München (2023).

2005/06 ist sie „poet in residence“ an der Universität Duisburg-Essen. Seit 2004 leitet sie das Studio Literatur und Theater der Universität Tübingen, seit 2001 ist sie geschäftsführendes Vorstandsmitglied beim Deutschen Literaturfonds e.V.

Dagmar Leupold lebt als freie Schriftstellerin seit einigen Jahren in München.