原籍河南罗山。生于重庆。1961年考入北京电影学院导演系，其毕业作品《浑源农村文化工作队》（1966）因“文化大革命”被迫终止。1966年前往张家口部队农场接受再教育。1973年被分配到上海电影制片厂，先后担任过文学编辑、导演助理等工作。1975年年底，调入北京电影学院导演系，先后担任主任教员、系副主任、主任等职务。1978年恢复高考后，和谢飞等人负责辅导学生的毕业作品，带领毕业生实习。自1990年下半年起，出于教学发展新形势的需要，导演系组织全系老中青三代教师进行了历时一学期的教学研讨。在充分的学术讨论的基础上，1991年3月讨论并通过了由谢飞、郑洞天执笔的《北京电影学院电影导演专业教学方案》。1992年，出任青年电影制片厂厂长。

1981年，与徐谷明联合导演影片《邻居》，获文化部优秀影片奖，以及中国电影金鸡奖最佳影片奖、最佳导演提名，该片被视为中国第四代导演早期的扛鼎之作，确立了纪实美学的风格。而后，他执导了影片《鸳鸯楼》（1987）、《人之初》（1992）、《故园秋色》（1998）和《台湾往事》（2003）等。以郑洞天等为代表的中国第四代导演群体，为中国银幕奉献了一大批具有深沉的文化意蕴和真切的人文关怀的电影作品。他在20世纪80年代末至90年代初先后拍摄了电影、电视作品《老师》（1984）、《命运》（1989）、《人情》（2000）等。

理论成果有《仅仅七年——1979-1986中青年导演探索》（1986）、《再论电影艺术的商品性》（1986）、《大陆电影机制及其改革前景》（1993）等。文章《兼收并蓄之后》发表于《电影美学：1982》，文章《电影导演的艺术世界》获1993年广播电影电视部“八五”期间高校社科类科研成果一等奖。曾任中国电影家协会理事，中国电影导演协会会员，中国电影金鸡奖、华表奖、童牛奖评委，以及上海、珠海、日本等国际电影电视节评委。