Konrad Dollinger wurde am 22. Juni 1840 als Sohn eines Gastwirts im oberschwäbischen Biberach geboren. Dort besuchte er die Realschule und erhielt Zeichenunterricht von Johann Baptist Pflug, einem der bedeutendsten Genremaler seiner Zeit. Dieser erkannte sein zeichnerisches Talent. Von Pflug wie auch von den Eltern gefördert, besuchte er bereits ab 1855 als Architekturstudent die Polytechnische Schule (seit 1876 Polytechnikum, seit 1890 Technische Hochschule) in Stuttgart. Nachdem er im Frühjahr 1861 das Staatsexamen mit Auszeichnung bestanden hatte, war Dollinger zwei Jahre lang im Büro des renommierten Architekten Christian Friedrich Leins (1814-1892) tätig. Dieser war zuvor schon sein wichtigster Lehrer an der Polytechnischen Schule gewesen.

Im Jahre 1860 bereiste er die Schweiz und Oberitalien, 1862/63 wiederum Italien bis nach Neapel, 1866/67 Frankreich, insbesondere Paris; weitere Reisen führten ihn zu Kunstdenkmälern entlang des Rheins, nach Norddeutschland, Österreich, Belgien und in die Niederlande. Nicht zuletzt auf diesen Reisen entstanden zahlreiche Architekturzeichnungen, die Dollinger ab 1871 in einer Auswahl in dem beim Verlag Wittwer in Stuttgart erschienenen Werk „Architektonische Reise-Skizzen aus Deutschland, Frankreich und Italien“ veröffentlichte. Hinzu kamen bis ins hohe Alter ungezählte Zeichnungen von Baudenkmälern seiner schwäbischen Heimat.

In den Jahren 1865 bis 1867 wirkte er am Bau des Schlosses Montfort („Villa Argena“) in Langenargen am Bodensee mit. Das im Auftrag von König Wilhelm I. in maurischen und anglisierend-neugotischen Formen errichtete Bauwerk entstand ab 1863 nach Plänen des Ravensburger Bauinspektors Gottlieb Pfeilsticker (1811-1866). Es wurde 1867 unter König Karl vollendet. Dollinger oblagen dabei die Fertigstellung, vor allem aber der dekorative Innenausbau des Schlosses in den Formen der Neurenaissance. Das Königliche Obersthofmeisteramt in Stuttgart sprach, wie Heinrich Wurm erwähnt, am 7. Juni 1867 seine Anerkennung aus: „Herr Dollinger hat sich in dem guten und reichen Geschmack dieser Arbeiten als tüchtiger und talentvoller junger Künstler gezeigt und mit seinen Leistungen die volle Zufriedenheit, wie das persönliche Interesse des höchsten Bauherrn, Seiner Majestät des Königs gewonnen. Er hatte die Ehre, Seiner Kgl. Majestät auch Vorschläge zum Weiterbau des Schlosses zu unterbreiten, welchen die höchste Anerkennung zu Teil wurde.“ Während dieser Tätigkeit in Langenargen besuchte Dollinger aufgrund verwandtschaftlicher Beziehungen immer wieder die nicht weit entfernte Stadt Ravensburg, wo er auch seine Frau Elise Helene, geb. Kern (1846-1921), kennenlernte (Hochzeit 1868).

Im Jahre 1867 wurde er beim Eisenbahnhochbauamt in Aulendorf angestellt und von König Karl zum „Bauinspektor“ ernannt. Beim Bau des Abschnittes Herbertingen-Kißlegg der „Württembergischen Allgäubahn“ in den Jahren 1867 bis 1870 entstanden nach seinen Plänen unter anderem die Bahnhofsgebäude in Saulgau, Waldsee und Wolfegg, aber auch andere Bauten wie Lokschuppen und Bahnwärterhäuschen. Bei diesen Neubauten berücksichtigte er nicht zuletzt regionaltypische Bauformen. Im Jahre 1870 wurde Dollinger zum Professor für Baukonstruktionslehre an der Baugewerkeschule in Stuttgart ernannt und übernahm zwei Jahre später an der Polytechnischen Schule eine Professur für denselben Fachbereich. In Friedrichshafen wurde nach seinen Plänen 1871/72 das direkt am Bodenseeufer gelegene Kurhaus errichtet (1909 für den Bau des Kurgartenhotels abgebrochen). In Stuttgart führte er 1872 die drei viergeschossigen Wohnhäuser Hohenheimer Straße 5, 7 und 9 in spätklassizistischen Formen aus. Auf dem evangelischen Friedhof seiner Heimatstadt Biberach realisierte er 1872 ein Denkmal für die im deutsch-französischen Krieg (1870/71) gefallenen Biberacher und die im dortigen Lazarett verstorbenen Soldaten; auch die Entwürfe für den architektonischen Unterbau des Schiller-Denkmals (1876) in Marbach am Neckar und des Wieland-Denkmals (1881) in Biberach stammen von ihm. In Tübingen gestaltete er 1877 die Marktseite des Rathauses neu in Sgrafittotechnik. Ein von ihm im Zusammenhang mit dem Abbruch des historischen Barfüßerklosters in Ulm wohl Ende der 1870er Jahre vorgelegter Plan zur Bebauung des Münsterplatzes kam hingegen nicht zur Ausführung.

Am bedeutendsten war Dollinger jedoch als Architekt evangelischer Sakralbauten, vornehmlich in Stuttgart. Bereits 1872 war nach seinen Plänen die kleine Waldenserkirche in Kleinvillars (heute zu Knittlingen, Enzkreis, gehörend) im romanisierenden Rundbogenstil errichtet worden. Zwischen 1875 und 1879 entstand als sein wohl bedeutendstes Werk die evangelische Garnisonkirche in Stuttgart an der Lindenstraße westlich hinter dem Stadtgarten. Der Bau auf kreuzförmigem Grundriss mit dreischiffigem Lang- und Querhaus war massiv gewölbt und mit Emporen versehen, die schmalen Seitenschiffgänge waren umgangsartig um das Chorrund geführt. Die Garnisonkirche zählte 1.750 Sitzplätze. Der Sichtbacksteinbau mit Sandsteingliederungen zeigte „analog zu der strengeren Auffassung der Leins-Schule ein eng an rheinisch-romanischen Bauten des 12. Jahrhunderts orientiertes Stilkleid“, wie Eva-Maria Seng schreibt. Der 60 Meter hohe oktogonale Vierungsturm, die beiden 57 Meter hohen Fassadentürme im Westen und die vier 39 Meter hohen Flankentürmchen am Querhaus ließen den nicht zuletzt auch vom Vorbild des Limburger Domes beeinflussten Bau im Stuttgarter Stadtbild wie eine „Kirchenburg“ wirken – so der Denkmalpfleger Gustav Wais. Dieser Eindruck war bei einer evangelischen Garnisonkirche wohl auch nicht unerwünscht, wobei der romanische Stil und die Ausführung in Backsteinarchitektur nicht zuletzt auch Kostengründen geschuldet waren. Die Ruine der im Zweiten Weltkrieg beim Luftangriff vom 12. September 1944 ausgebrannten Garnisonkirche wurde 1951 gesprengt.

Beim Architektenwettbewerb für den Bau der Friedenskirche in Stuttgart im Jahre 1888 (zwischen Kernerplatz und Stöckach) wurde der von Dollinger eingereichte Entwurf zunächst nur mit dem dritten Preis auszeichnet und zum Ankauf empfohlen. Die maßgeblichen mit der Entscheidung befassten Persönlichkeiten sprachen sich jedoch schließlich für den Plan Dollingers aus, der dann auch mit der Auflage, einige Änderungen vorzunehmen, mit der Ausführung betraut wurde. Wie schon bei der Garnisonkirche hatte er auch hier den romanischen Stil gewählt. Im Herbst 1890 wurde mit dem Bau begonnen, die Weihe der Kirche erfolgte am 11. Dezember 1892. Der Kern des über 1.400 Sitzplätze verfügenden, symmetrischen Baus war ein Rechteck mit zwei schmalen Seitenschiffen, das eine – an mittelalterliche Vorbilder erinnernde – Doppelchoranlage besaß. Der an der Ostseite angefügte polygonale Raum diente als Chor („Altarplatz“), während das westliche Gegenstück als Platz für die Orgel und als Sängerchor genutzt wurde. Beide Chöre waren von zwei Anbauten flankiert, die die Treppenaufgänge zu den Emporen aufnahmen und über Nebeneingänge zugänglich waren, welche über offene Vorhallen verfügten. Aus städtebaulichen Gründen wurde der 60 Meter hohe Turm der Mitte der nördlichen Langhausseite vorgesetzt; er nahm auch den Haupteingang auf. Die Wirkung dieser durch den Turm betonten nördlichen Schauseite wurde noch durch eine zur Kirche führende Freitreppe gesteigert. Im Gegensatz zu dem außen durch Lisenen, Blendarkaden und Rundbogenfriese reich gegliederten Steinbau war das Innere der Kirche – die sargförmige Decke, Emporen, Säulen – aus akustischen Gründen und der besseren Sicht wegen als Holzkonstruktion ausgeführt, lediglich die Apsiden des Chors und Orgelraums sowie die Vorhallen und Treppenhäuser waren massiv gewölbt. Die Ruine der infolge eines Luftangriffs am 19. Oktober 1944 ausgebrannten Kirche wurde 1962 gesprengt und abgetragen; lediglich der in seinem oberen Teil veränderte neuromanische Turm wurde in den Neubau von 1964 bis 1966 einbezogen.

Für den Bau der evangelischen Matthäuskirche im Stuttgarter Stadtteil Heslach legte Dollinger den Entwurf vor; modifiziert ausgeführt wurde der Bau jedoch schließlich von dem Stuttgarter Stadtbaurat Adolf Wolff (1832-1885). Die 1876 bis 1881 errichtete Matthäuskirche, ein Hausteinbau auf kreuzförmigem Grundriss mit dreischiffigem Lang- und Querhaus sowie eingezogenem, polygonalem Chor, ist laut Michael Bringmann geprägt von einem eigentümlichen „Kontrast zwischen ‚gotischer‘ Gestrecktheit und neuromanischem Detail“. Der schlanke Westturm der ursprünglich 1.300 Sitzplätze zählenden und in allen Teilen gewölbten Kirche ist 68 Meter hoch, der polygonale Vierungsturm mit Giebelkranz und Zeltdach (letzteres ist jedoch heute verändert) ähnelt demjenigen der kurz zuvor ausgeführten evangelischen Garnisonkirche.

Dollinger gehörte seit 1871 dem Ausschuss des „Vereins für Christliche Kunst in der Evangelischen Kirche Württembergs“ an und entwarf auch Grabdenkmäler sowie kirchliche Gerätschaften. Er war Mitglied des Preisgerichts bei bedeutenden Architekturwettbewerben, so zum Beispiel 1899 beim Bau der katholischen Garnisonkirche in Ulm (ausgeführt 1902 bis 1904 nach Plänen von Max Meckel) und der evangelischen Garnisonkirche in Ludwigsburg (ausgeführt 1900 bis 1903 nach Plänen von Friedrich von Thiersch). Im Jahre 1896 wurde Dollinger zum „Oberbaurat“ ernannt und 1901 mit dem Ehrenkreuz des Ordens der Württembergischen Krone ausgezeichnet, was mit der Erhebung in den Personaladel verbunden war. Am 21. Juni 1906 trat er als Professor der TH Stuttgart in den Ruhestand; gleichzeitig wurde ihm der Titel „Baudirektor“ verliehen. Im Sommer 1918 konnte er Goldene Hochzeit feiern; bis ins hohe Alter ging er seiner großen Leidenschaft als Architekturzeichner nach. Zuletzt an Sehschwäche und Schwerhörigkeit leidend, starb er am 22. Oktober 1925 im hohen Alter von 85 Jahren in Stuttgart.

Sein Sohn Richard Dollinger (1871-1954) war ebenfalls ein bekannter Architekt und Regierungsbaumeister; in Stuttgart errichtete er unter anderem die Wohnhäuser Bopserwaldstraße 56 (1909) und Gebelsbergstraße 15 (1922) sowie das Zeppelin-Gymnasium (1912); ferner war er an Sanierung und Umbau des Altstadtquartiers Eberhard-, Nadler- und Steinstraße in den Jahren 1906 bis 1909 beteiligt. Ein weiterer Sohn, Paul Dollinger (1877-1954), war Jurist, seit 1905 Vorsitzender des Stuttgarter Gemeindegerichts, 1911 besoldeter Gemeinderat und von 1918 bis 1934 Bürgermeister in Stuttgart.