Дорнбирн впервые упомянут в 895 году как Торинпурион. Имя города переводится как «поселение Торо», вероятно по имени местного жителя. Средневековая этимология названия, восходящая к немецкому Birnen (груша) и благодаря которой на гербе Дорнбирна изображено грушевое дерево, ошибочна. С конца XII века Дорнбирн принадлежал графам Монфор, а в 1380 году вошёл в состав монархии Габсбургов.

На протяжении веков Дорнбирн не имел статуса города, оставаясь самой большой деревней Австрии и превосходя числом жителей окрестные города. В XIX веке в Дорнбирне начала развиваться текстильная промышленность; вскоре он стал текстильной столицей региона.

В 1901 году Дорнбирн наконец-то получил статус города.

После второй мировой войны Дорнбирн входил во французскую зону оккупации.

Основные достопримечательности Дорнбирна: ратуша; приходская церковь Санкт-Мартин (построена в стиле классицизм в 1840 году на месте более старой церкви рядом со старинной готической колокольней 1493 года); «Красный дом» — старейшее здание города (построено в 1639 году, расположено на центральной площади Марктплац, название здания связано с цветом стен — в Средние века его красили бычьей кровью); городской музей (в старинном особняке на Марктплац); музей природы Форарльберга; музей Инатура — естественнонаучный музей с интерактивной экспозицией; музей «Роллс-Ройс», содержащий крупнейшую в мире коллекцию винтажных автомобилей Роллс-Ройс (расположен в местечке Гютле, среди экспонатов — автомобили королей Великобритании Эдуарда VII, Георга V, королевы-матери, Лоуренса Аравийского и испанского диктатора Франко).