Dornbach liegt eingebettet zwischen Heuberg und Schafberg und zwischen den Bezirksteilen Neuwaldegg im Nordwesten und Hernals im Osten. Im Westen grenzt Dornbach an Hadersdorf-Weidlingau im Gemeindebezirk Penzing und im Nordosten an Gersthof und Pötzleinsdorf im Gemeindebezirk Währing. Die Katastralgemeinde Dornbach nimmt eine Fläche von 558,13 ha ein und bildet damit den größten der Hernalser Bezirksteile. Der Grenzverlauf des drei Zählsprengel umfassenden statistischen Zählbezirks Dornbach unterscheidet sich von jenem der gleichnamigen Katastralgemeinde.
Der Ort wurde urkundlich erstmals 1044 genannt. Die Urkunde bezeugte, dass Sighard der IV., Graf des Salzburg- und Chiemgaus, dem Stift Sankt Peter in Salzburg zwei Edelhuben [behauste Hofstätten] an der Als schenkte. Diese beiden Edelhuben werden als ursprüngliche Siedlungen von Dornbach und dem benachbarten Hernals angenommen, der Name Dornbach wurde jedoch erst um 1115 als Doringinpach erwähnt. Das Wappen Dornbachs – zwei gekreuzte schwarze Schlüssel auf goldenem Grund – entspricht dem Wappen des Stifts Sankt Peter. Die Babenberger nahmen den Salzburger Mönchen aber die Huben weg, da diese auch das Pfarrrecht in St. Stephan innehatten. Erst als die Mönche auf das Pfarrrecht zu Gunsten des Bistums Passau verzichteten, erhielten sie den Besitz von Leopold III. zurück, hinzu kamen ein Bergrücken und zwei Berglehen mit Weingärten, vermutlich Schafberg und Alsegg. Die Mönche rodeten das umliegende Gebiet und bebauten es.
Bereits 1139 wurde in Dornbach durch den Passauer Bischof Reginbert eine Kirche eingeweiht, die im 13. Jahrhundert zur Pfarre erhoben wurde. Rings um das Anwesen mit der Kirche und dem Hof des Stiftes entwickelte sich ein kleines Dorf. Im Zuge der Türkenkriege wurde Dornbach jedoch zweimal zerstört. Nach dem Wiederaufbau nach den Zerstörungen der Zweiten Wiener Türkenbelagerung reicht das Dorf vom heutigen Rupertusplatz bis zur Knollgasse. Im 18. Jahrhundert bekam das Dorf auch eine Schule. Die Dornbacher Bevölkerung war lange Zeit stark abhängig vom Weinbau. Ab etwa 1800 konnte sie sich mit dem Vermieten von Sommerwohnungen an betuchte Wiener ein Zusatzeinkommen sichern. Dies forcierte auch den Ausbau des Dorfes, wo bachaufwärts die Haltergasse (heute Andergasse) besiedelt wurde, in der 1840 neun Häuser standen. Auch Adelige und reiche Bürger errichteten bald Villen oder Sommerhäuser in Dornbach. 1861 wurde in Dornbach auch ein Bad errichtet, das bis 1920 bestand, die Einführung einer Pferdetramway verband Dornbach 1866 auch mit Hernals und Wien.
Nach der Eingemeindung der Vorstädte Wiens im Jahr 1850 begann in den 1870er Jahren auch die Diskussion über die Eingemeindung der Vororte. Nach dem Wunsch Kaiser Franz Josephs in einer Rede 1888 beschloss der niederösterreichische Landesausschuss die Vereinigung Wiens mit den Vororten. Ein entsprechendes Gesetz trat am 1. Jänner 1892 in Kraft und vereinte Dornbach, Hernals und Neuwaldegg zum 17. Wiener Gemeindebezirk Hernals. Trotz seines Wachstums hatte sich Dornbach noch relativ viel von seinem dörflichen Charakter erhalten und zählte zu dieser Zeit 3.369 Einwohner in 347 Häusern.
