După studiile liceale, a urmat, în 1955, Facultatea de Drept, pe care a abandonat-o după trei ani. Apoi a absolvit Institutul Pedagogic.

După terminarea studiilor a fost profesor de română, redactor pentru scurtă vreme la "România literară" (1969), apoi lector la Editura "Cartea Românească". A coordonat revista "Cahiers de l'Est", înființată de el, după plecarea din țară, la Paris (1975-1980, 20 de numere; reapărută în 1991-1992, sub titlul "Les Nouveaux Cahiers de l'Est", patru numere).

La jumătatea anilor '60 a fondat, alături de Leonid Dimov, grupul oniric (din care făceau parte Virgil Mazilescu, Iulian Neacșu, Emil Brumaru, Sorin Titel, Virgil Tănase ș.a.), care a continuat să existe până în 1971, când s-a destrămat.

Apariția acestui grup a condus la diversificarea stilistică a orientărilor estetice în literatura română contemporană. În anul 1968, întors în țară după câteva luni petrecute la Paris, a publicat în "Luceafărul" o serie de patru articole despre onirism, întreruptă de cenzură. În urma retragerii dreptului de a publica în cursul anului 1972, a plecat din țară, stabilindu-se în Franța, la Paris. În anul 1975 i s-a retras și cetățenia română prin decret prezidențial. La Paris e considerat unul dintre animatorii exilului literar românesc.

Dumitru Țepeneag a debutat cu proză în revista "Gazeta literară" (1964), iar editorial cu volumul de proze scurte "Exerciții" (1966), urmat de alte două volume din același gen "Frig" (1967), "Așteptare" (1972, retras din librării după o săptămână; simultan a apărut la Paris traducerea "Exercices d'attente"; reeditat în țară în 1993).

După stabilirea definitivă la Paris, a publicat în limba franceză numeroase volume de proză (romane), memorialistică, publicistică și eseuri, apărute și în românește după 1990: "Arpieges" (1973, "Zadarnică e arta fugii", 1991), "Les Noces necessaires" (1977, "Nunțile necesare", 1992), "Le mot sablier" (1985, "Cuvântul nisiparniță", 1994), "Roman de gare" (1986, "Roman de citit în tren", 1993), "Hotel Europa" (1996), "Călătorie neizbutită" (1998), "Pont des arts" (1999), "Pigeon vole" (1989, "Porumbelul zboară", 1997); "Un român la Paris - pagini de jurnal 1970-1972" (1993); "Înscenare și alte texte" (1992), "Reîntoarcerea fiului la sânul mamei rătăcite" (1993), 'Războiul literaturii încă nu s-a încheiat' (2000), "Destin cu Popești" (2001), "Maramureș" (2001), 'Clepsidra răsturnată. Dialog cu Ion Simu?' (2003), 'Capitalism de cumetrie' (2007).

A mai alcătuit antologia de poezie "Quinze poetes roumains" (1990, Paris).

A publicat și un volum de interviuri și convorbiri purtate în anii '90 - 'Războiul literaturii încă nu s-a încheiat'. În 2009, la standul României, organizat de Institutul Cultural Român din Praga și Ministerul Culturii, Cultelor și Patrimoniului Național din România, și-a lansat volumul "Hotel Europa" / "Hotel Evropa" (tradus în limba cehă). În același an, a apărut și un număr al revistei literare 'Balkani' (Bulgaria), dedicat literaturii române, care cuprinde și proza lui Dumitru Țepeneag.

În 2011 și-a lansat romanul 'Camionul bulgar' (Polirom, 2010).

A tradus din limba franceză, atât înainte cât și după părăsirea țării: Robbe-Grillet ("Gumele", 1967), Albert Beguin ("Sufletul romantic și visul", 1970), Robert Pinget ("Graal-Pirat", 1972), A. Malraux. A mai publicat o carte de specialitate despre șah ("La Defense Alekhine", 1982) și a mai tradus alte două în rusă.

A fost distins cu Premiul Uniunii Scriitorilor (1991, 1997). În 2008 i-a fost acordat la Roma Premiul Uniunii Latine, care este acordat anual unui artist de limbă neolatină a cărui operă este amplu tradusă și difuzată în acest spațiu lingvistic.

În 2009 a fost distins cu Opera Omnia cu prilejul Zilelor culturale Poesis, care au marcat împlinirea a 20 de ani de la apariția revistei din Satu Mare. AGERPRES