Après quelques petites apparitions à la télévision, le premier vrai rôle de Logue intervient en 1992 avec le film Les Experts où il joue le Dr. Gunter Janek. En 1994, Logue fait une apparition dans la série Bienvenue en Alaska jouant un agent de cinéma, Judd Bromell, dans l'épisode Baby Blues. Peu de temps après, il joue un agent du FBI qui s'oppose à l'agent Fox Mulder dans la série X-Files.

Au milieu des années 1990, Logue atteint une petite renommée en tant que Jimmy The Cab Driver pour MTV. Il a plus de 40 apparitions dans un film à son actif, incluant le film Blade (jouant le vampire Quinn) et The Patriot avec Mel Gibson. Enfin au début de l'année 2000 il joue dans deux film du réalisateur Edward Burns, Purple Violets et The Groomsmen.

La carrière de Donal Logue atteint un autre niveau quand il interprète Tex dans The Tao of Steve ; pour ce film Logue reçoit le prix du meilleur acteur au Festival du film de Sundance en 2000. Donal Logue est alors repéré par le producteur de la série à succès Urgences. Il joue le rôle de Chuck Martin, un infirmier que le Docteur Susan Lewis épouse à Las Vegas, il apparait alors dans une dizaine d'épisodes. Concurrent de Urgences, la série Parents à tout prix engage Donal Logue pour le rôle titre de Sean Finnerty, jeune père d'une famille d'origine irlandaise typique de la côte Est américaine. La série est diffusée partout dans le monde et propulse la carrière de Logue. Ce qui fait alors de lui l'un des acteurs ayant joué dans deux séries TV diffusées en même temps.

À la fin de la série, Logue obtient encore le rôle titre de la série The Knights of Prosperity, malheuresement la série ne dure que 22 épisodes et est supprimée de la chaine ABC. Durant cette même période, il apparait dans le film Et si c'était vrai... jouant le meilleur ami de Mark Ruffalo dans un hôpital psychiatrique.

Logue enchaine ensuite avec plusieurs blockbusters américains, interprétant le rôle de Mack au côté de Nicolas Cage, dans le film Ghost Rider, mais aussi l'inspecteur Ken Narlow dans le film Zodiac et enfin le partenaire de Mark Wahlberg dans le film Max Payne.