Nach seinem Medizinstudium wurde Prof. Schadendorf 1986 an der Universität Hamburg promoviert. Im Anschluss arbeitete er zwei Jahre lang als Post-Doktorand am Memorial Sloan Kettering Cancer Center in New York, bevor er am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin tätig war. Von 1989 bis 1995 durchlief Schadendorf zunächst seine Facharztausbildung an der Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie am Universitätskrankenhaus Rudolf Virchow in Berlin und war dort später auch als Oberarzt tätig. Nach seiner Habilitation arbeitete er ab 1997 als Professor für Dermatoonkologie an der Klinik für Dermatologie in Mannheim und war Abteilungsleiter der Klinischen Kooperationseinheit für Dermatoonkologie des DKFZ in Heidelberg.

Seit 2008 ist Prof. Dr. med. Dirk Schadendorf Direktor der Klinik für Dermatologie am Universitätsklinikum Essen und seit 2013 Direktor des Westdeutschen Tumorzentrums, Deutschlands größtem Tumorzentrum und einem der führenden onkologischen Spitzenzentren der Deutschen Krebshilfe. 2010 erhielt er den Deutschen Krebspreis für den Klinischen Teil. Die Forschungsschwerpunkte von Prof. Schadendorf liegen in der Dermatoonkologie und hierbei besonders der Pathologie des malignen Melanoms und bei entzündlichen Hauterkrankungen.