Нил Макдонаф родился в семье римско-католических[2][3] ирландско-немецких эмигрантов Кэтрин и Фрэнка в Дорчестере, штат Массачусетс[4][5]. Макдонаф рос и учился в школе в городке Барнстабл. Там он начал играть на сцене и с первого же раза получил море рукоплесканий. Воодушевлённый подобным везением, Нил Макдонаф отправился учиться актёрскому мастерству в Лондонскую академию музыкальных и драматических искусств — сразу после окончания Университета Сиракуз в 1988 году. Вскоре, после окончания учёбы, он уже работал в профессиональном театре — в 1991 году ему даже дали премию Dramalogue Award как лучшему актёру за роль в постановке «Away Alone».
Первыми наиболее значимыми ролями для Нила Макдонафа считаются фильмы «Ангелы у кромки поля» (1994) и «Звёздный путь: Первый контакт» (1996) — до этого момента он, в основном, снимался на телевидении, хотя и там у него были успешные работы — в сериалах «Квантовый скачок» и «Военно-юридическая служба». В 2000-е годы карьера Макдонафа начинает подниматься вверх — на его счету появляются такие фильмы, как «Особое мнение», «Широко шагая», «Спасатель», «Флаги наших отцов», «88 минут», «Предатель», «Стритфайтер». Одна из самых успешных работ актёра — экранизация комикса о супергерое Капитане Америка «Первый мститель», где он исполняет роль Дум-Дум Дугана[6].
У Нила и его жены Руве Робертсон пятеро детей — сыновья Морган Патрик (род. 2005) и Джеймс Хэмилтон (род. 2014), дочери Кэтрин Мэгги (род. 2007), Лондон Джейн (род. 2010) и Кловер Элизабет (род. 2011)[7][8][9].