Alors qu'il est encore élève au lycée, Ray Dolby commence sa carrière en travaillant à temps partiel pour Ampex Corporation, à Redwood City en Californie. A l'université, il rejoint une petite équipe d'ingénieurs Ampex dont l'objectif est de développer le premier enregistreur de cassette vidéo pratique au monde. Diplômé de Stanford en 1957, Ray Dolby reçoit une bourse Marshall de l'Université de Cambridge en Angleterre. Après avoir obtenu son doctorat en physique, il travaille en Inde pendant deux ans comme conseiller des Nations Unies, auprès de la Central Scientific Instruments Organization.

Il rentre en Angleterre en 1965 pour fonder Dolby® Laboratories, Inc. à Londres. Société toujours américaine, Dolby Laboratories déménage pour s'installer à San Francisco en 1976.

Depuis, la société est devenue leader de l'industrie en termes d'innovation et de qualité, en ayant su attirer les meilleurs talents au monde.