Hendrik Doeff werd geboren op 2 december 1777 te Amsterdam uit het huwelijk van Hendrik en Margaretha Nessing. Hij werd gedoopt op 4 december 1777. Op negentienjarige leeftijd vertrok Doeff met een zekere Taunay als onderkoopman naar Batavia, alwaar hij opviel door zijn akkuratesse en doorzettingsvermogen, Hij werd dan ook al spoedig voor hogere funkties opgeroepen. In 1799 werd hij aangesteld tot dispensier en scriba te Japan, in 1801 tot pakhuismeester. Nadat hij de chaotische administratie op het eiland Decima in orde had gebracht werd zijn werklust in 1803 bekroond met het opperhoofdschap over het eiland. Als zodanig handhaafde hij het monopolie van Nederland in Japan door de Nederlandse vlag op Decima tijdens onze inlijving bij Frankrijk te doen blijven wapperen.

Nadat de Engelsen in 1811 in bezit kwamen van Java, zond de Engelse luitenant-gouverneur van Oost-Indië, Thomas Stamford Raffles, twee Britse schepen onder Nederlandse vlag af om de factorij Decima in bezit te nemen. Doch Doeff had besloten de vlag voor de Engelsen niet te strijken en welke geldelijke voordelen hem ook werden aangeboden hij volhardde in zijn standpunt. Het volgende jaar werden wederom pogingen door de Engelsen ondernomen, maar deze hadden evenmin een gunstig gevolg. Op 6 december 1817 droeg Doeff het gezag over de factorij Decima over aan zijn opvolger Jan Cock Blomhoff.

Gedurende zijn negentienjarig verblijf in Japan, waaronder vijftien jaren als opperhoofd, heeft Doeff uit puur wetenschappelijke belangstelling vele onderzoekingen verricht naar de Japanse zeden, gewoonten en godsdienstbegrippen. De Japanse taal werd hij al vrij gauw meester waardoor hij beter kontakt kon krijgen met leden van het Japanse tolkenkollege, waarmee hij praktisch elke dag omging om hen de beginselen van de Nederlandse taal bij te brengen. Deze Nederlands-Japanse taaluitwisseling resulteerde uiteindelijk in een ontwerp van een woordenboek, dat hij van plan was in Europa te laten drukken. De Japanners verboden echter de uitvoer van het woordenboek waarop Doeff zorgde voor een in het geheim gemaakt afschrift. Het oorspronkelijke opstel gaf hij aan de zoon van een van de leden van het Japanse tolkenkollege en onderdrukte zo alle ongunstige vermoedens.

Doeff vertrok op 16 februari 1819 met het oorlogsschip "De Admiraal Evertsen" vanuit Batavia naar Nederland terug. Het schip leed echter al spoedig schipbreuk, waardoor al zijn verzamelingen en papieren verloren raakten en hij dus niets van hetgeen hij over Japan in al die tijd had opgespoord, heeft kunnen bergen. Kostbaar onvervangbaar wetenschappelijk materiaal over Japan werd verzwolgen door de oceaan. Bemanning en passagiers werden echter door een Amerikaans schip gered. Er bleef Doeff toen niets anders over dan op zijn geheugen af te gaan. Al zijn herinneringen over Japan heeft hij in 1833 gepubliceerd "om met bewijzen te toonen, dat mijn negentienjarig verblijf op Japan noch geheel onvruchtbaar is geweest voor de wetenschappen, etc.".in zijn boek "Herinneringen uit Japan". Hierin wordt door Doeff in een aanhangsel ook nog ingegaan op de kontroverse tussen hem en P.F. von Siebold over de oorspronkelijkheid van een woordenboek van laatstgenoemde welke door Doeff werd betwist.

Doeff heeft zich in Nederland tot zijn dood in 1835 toe onledig gehouden met de handel op de koloniën. Hij was o.a. betrokken bij de oprichting van de Nederlandsche Handelmaatschappij in 1824. Verder was hij gevolmachtigde van diverse zakenlieden en adviseerde hij de regering bij het drijven van de handel met Japan, voornamelijk met betrekking tot de jaarlijkse geschenkgoederen voor de Japanse keizer en de gouverneur van Nagasaki.

Doeff overleed te Amsterdam op 19 oktober 1835. Hij was gehuwd eerst met mej. Steenboom, daarna met mej. Taunay en tenslotte huwde hij op 13 april 1829 Henriëtte Jacobs, die hem overleefde en hem een zoon en twee dochters schonk.