Dustin Lance Black è cresciuto in una famiglia di militari mormoni, a San Antonio, in Texas. In seguito a un divorzio e a un secondo matrimonio, la famiglia si è trasferita a Salinas, in California, dove Dustin ha finito il liceo ed è stato attratto dal mondo del teatro. Ha fatto il suo apprendistato con registi teatrali, lavorando nei reparti tecnici e come attore. Si è laureato col massimo dei voti alla Scuola di Teatro dell'UCLA.
Black ha cominciato a lavorare come scenografo prima di passare a dirigere documentari, spot pubblicitari e video musicali. Dopo il successo dei suoi documentari On the Bus e My Life with Count Dracula (vincitore di un Saturn Award, sulla vita della leggenda della fantascienza Donald A. Reed), ha avuto la possibilità di dirigere per due anni la serie della BBC Faking It, un grande successo trasmesso poi negli Stati Uniti dalla TLC. Tornato in America, ha scritto e diretto con successo il cortometraggio Something Close to Heaven, grazie al quale è stato citato tra i "5 Migliori Registi da Vedere" nel documentario della AMC Gay Hollywood.
Nel 2004 ha cominciato a lavorare in veste di sceneggiatore e produttore alla serietv candidata agli Emmy e al Golden Globe Big Love - incarico che ha conservato per tre stagioni della serie. La prima stagione è andata in onda nella primavera del 2006, la seconda nelll'estate del 2007, e la terza è prevista per l'inverno del 2009. E' stato l'unico sceneggiatore e produttore mormone della serie.
Tra gli altri titoli di Black ricordiamo le sceneggiature per Pedro, sulla vita dell'attivista anti-AIDS e divo dei reality televisivi Pedro Zamora, proiettato in prima assoluta al Toronto International Film Festival del 2008; il film A Life Like Mine diretto da Paris Barclay; e l'adattamento cinematografico del noto libro di Tom Wolfe The Electric Kool-Aid Acid Test.
Presto dirigerà il suo primo lungometraggio, What's Wrong with Virginia, tratto da una sua sceneggiatura originale e interpretato da Jennifer Connelly.