Dieter Laser wurde am 17. Februar 1942 in Kiel geboren. Nachdem sein Vater im Krieg gefallen war, kam Dieter mit Mutter und Schwester über mehrere Stationen nach Hamburg, wo er aufwuchs. Seine Mutter, die einer strengen christlichen Sekte angehörte, meldete ihn aus Glaubensgründen vor dem Abitur vom Gymnasium ab, woraufhin er die Familie verließ und in Hamburg untertauchte. Er nahm Schauspielunterricht und arbeitete als Statist am Deutschen Schauspielhaus Hamburg, während er seinen Lebensunterhalt als Hoteldiener bestritt. Trotz bestandener staatlicher Zwischenprüfung brach er den Schauspielunterricht ab, besuchte aber heimlich die Proben am Schauspielhaus. Laut Laser entdeckte ihn Gustaf Gründgens 1961 eines Tages dabei und wollte ihn des Theaters verweisen, ließ sich jedoch überzeugen, ihn stattdessen zu engagieren, zunächst für kleinere Rollen.

1967 holte ihn Regisseur Peter Stein an die Münchner Kammerspiele, wo er sich rasch einen Namen machte. Gemeinsam mit Stein ging er 1970 zur Berliner Schaubühne am Halleschen Ufer, wo er 1971 bis 1973 auch Direktoriumsmitglied war. Ab 1974 war Laser als freischaffender Schauspieler tätig und trat unter anderem am Württembergischen Staatstheater in Stuttgart, der Freien Volksbühne Berlin, dem Schiller-Theater Berlin, dem Wiener Burgtheater und bei den Salzburger Festspielen in einer großen Bandbreite an Rollen auf.

Mit Reinhard Hauffs TV-Film "Desaster" (1973), in dem er an der Seite Klaus Löwitschs spielte, begann auch eine lange Reihe wichtiger Kino- und Fernseharbeiten. Bereits 1975 wurde Dieter Laser für Ulf Miehes Theodor-Storm-Adaption "John Glückstadt", in dem er einen durch seine Vergangenheit stigmatisierten ehemaligen Zuchthäusler spielt, mit dem Deutschen Filmpreis, Filmband in Gold, ausgezeichnet. In Volker Schlöndorffs berühmter Böll-Verfilmung "Die verlorene Ehre der Katharina Blum" (1975) spielte er den skrupellosen Reporter Tötges. Noch bekannter wurde Laser durch seinen Auftritt als Kleinkrimineller in Wolfgang Petersens "Tatort"-Krimi "Kurzschluss".

Mehrere Male arbeitete Dieter Laser mit dem Regisseur Rainer Erler zusammen, darunter beim Fünfteiler "Das blaue Palais" (1974) und dem mehrfach ausgezeichneten Science-Fiction-Drama "Operation Ganymed" (1977), eine ZDF-Produktion, die 1980 aber auch ins Kino kam.

Unter der Regie von Manfred Purzer spielte Laser die Hauptrolle des Mönchs Medardus in "Die Elixiere des Teufels" (1976) nach E.T.A. Hoffmann, in Hans W. Geißendörfers kammerspielhaftem Thriller "Die gläserne Zelle", der für den Oscar als Bester fremdsprachiger Film nominiert wurde, war er an der Seite von Helmut Griem und Brigitte Fossey zu sehen.

Nach einem Auftritt im Omnibusfilm "Deutschland im Herbst" (1978) und einigen weiteren Fernsehfilmen und -serien wie "Kreuzfahrten eines Globetrotters" sowie István Szabós internationaler Koproduktion "Zauber der Venus" (1991) spielte Laser in Bernhard Sinkels aufwändigem und mit Stars wie Julie Christie und Burt Lancaster besetzten Vierteiler "Väter und Söhne" (1985) über die Geschichte der IG Farben den Industriellen Friedrich Deutz. Er hatte Auftritte in Peter Sehrs "Kaspar Hauser" (1992), als "Rasseforscher" Professor Blaettchen in Volker Schlöndorffs "Der Unhold" (1996) mit John Malkovich und in Armin Mueller-Stahls Regiedebüt "Gespräch mit dem Biest" (ebenfalls 1996). Mehrfach spielte er in TV-Filmen unter der Regie von Peter Patzak, beispielsweise in "Hotel Shanghai" (1996), "Rot ist eine schöne Farbe" (1998) und "Ein mörderisches Erbe" (1998). Im englischsprachigen Raum wurde er durch seine Rolle als Mantrid in der Sci-Fi-Serie "Lexx" (1998-2000) bekannt.

Während er zeitlebens dem Theater die Treue hielt und immer wieder in prominenten Rollen auf der Bühne stand, war er im Kino Anfang der 2000er Jahre in Nebenrollen unter anderem in Oskar Roehlers "Suck My Dick" (2001) und Reuben Leders "Baltic Storm" (D/GB 2003) an der Seite von Donald Sutherland, Greta Scacchi und Jürgen Prochnow zu sehen. 2006 spielte er in Margarethe von Trottas Drama "Ich bin die Andere", außerdem war er weiterhin immer wieder in Episodenrollen von TV-Serien wie "Tatort" oder "Rosa Roth" zu sehen.

Weitere internationale Fans gewann Laser durch seine Hauptrolle im bizarren niederländischen Horrorfilm "Human Centipede" ("Human Centipede – Der menschliche Tausendfüßler", 2009), in dem er den wahnsinnigen Chirurgen Dr. Josef Heiter verkörperte, den er an den KZ-Arzt Josef Mengele anlehnte. Auch in "Human Centipede 3 – Final Sequence" (2015) wirkte Laser noch einmal mit. Seine letzte Filmrolle hatte er als deutscher Baron in dem von der Kritik gefeierten, kunstvollen estnischen Fantasy-Drama "November" (2017).

Dieter Laser starb kurz nach seinem 78. Geburtstag am 29. Februar 2020 in Berlin.