ถวัลย์ ดัชนี เกิดเมื่อวันที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2482 ที่อำเภอเมืองจังหวัดเชียงราย
ถวัลย์ ดัชนี ศึกษาชั้นมูลและระดับประถมศึกษาที่โรงเรียนเชียงรายวิทยาคมนจบชั้นมัธยมปีที่ 6 ของสมัยนั้น
ถวัลย์ได้รับทุนมาเรียนต่อที่โรงเรียนเพาะช่าง และได้เป็นนักเรียนดีเด่น ด้วยฝีมือการวาดรูปที่แม่นยำ เฉียบคม ฉับไว จึงเป็นหนึ่งในนักเรียนเพาะช่างดีเด่นด้านจิตรกรรม ที่ผลงานได้รับการคัดเลือกไปแสดงในหอศิลป์แห่งชาติ นครโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น
หลังจากนั้น ถวัลย์ ดัชนี ได้เข้าศึกษาต่อที่คณะจิตรกรรม มหาวิทยาลัยศิลปากร และได้เป็น ศิษย์รุ่นท้ายๆ ของศาสตราจารย์ ศิลป์ พีระศรีตอนเรียนอยู่ที่ศิลปากรในชั้นปีที่ี 1 ถวัลย์ ดัชนี ทำคะแนนการวาดรูปได้ถึง 100+ แต่เมื่อขึ้นปี 2 เขากลับทำได้แค่ 15 คะแนน เพราะเหตุผลที่ศาสตราจารย์ ศิลป์ พีระศรีให้ไว้ว่า
ปลาของนายไม่มีกลิ่นคาว นกของนายแหวกว่ายไปในอากาศไม่ได้ ม้าของนายไม่สามารถที่จะควบหรือวิ่งทะยานออกไปได้ นายเป็นเพียงแค่นักลอกรูป มันไม่ใช่งานศิลปะ
คำวิจารณ์ของศาสตราจารย์ ศิลป์ พีระศรีดังกล่าวนี้้ทำให้ถวัลย์ ดัชนี เปลี่ยนแปลงการทำงานทุกอย่างใหม่หมดเขาจึงได้รับการสนับสนุนจากศาสตราจารย์ ศิลป์ พีระศรี ให้สอบชิงทุนไปศึกษาต่อที่ประเทศเนเธอร์แลนด์ ด้านสาขาจิตรกรรมฝาผนัง อนุสาวรีย์ ผังเมือง และในระดับปริญญาเอก สาขาอภิปรัชญา และสุนทรียศาสตร์ ที่ราชวิทยาลัยศิลปะอัมสเตอร์ดัม
ที่แห่งนี้เองที่ถวัลย์ได้เรียนร่วมชั้นเดียวกันกับนักเรียนต่างชาติซึ่งในเวลาต่อมาได้มีศิลปินแห่งชาติเกิดขึ้น 3 คนจากสถาบันแห่งนี้
นั่นคือ ศิลปินแห่งชาติของอินโดนีเซีย ด้านการแกะสลัก,ศิลปินแห่งชาติของอเมริกา ชาวสวิตเซอร์แลนด์ นามว่า Giger (ไกเกอร์ หรือ กีเกอร์ ถ้าอ่านแบบเยอรมัน)
ซึ่งเป็นศิลปินที่วาดรูปออกแนวอวกาศและเป็นผู้ออกแบบเอเลี่ยนและศิลปินแห่งชาติของไทย ถวัลย์ ดัชนี
เมื่อกลับมาถึงประเทศไทย เหตุการณ์ไม่คาดฝันก็เกิดขึ้น
รูปเขียนขนาดใหญ่ของเขาหลายรูป ถูกนักเรียนกรีดทำลายด้วยเหตุที่ว่างานของเขานั้นดูหมิ่นพระพุทธศาสนา ทำให้ถวัลย์ ดัชนี เลิกแสดงผลงานในประเทศไทยไปนานหลายปีกว่าคนไทยจะยอมรับได้ ก็ต้องใช้เวลานานถึงสามสิบกว่าปีในปัจจุบันผลงานของเขาได้รับการยอมรับ และได้รับการยกย่องชื่นชมว่า
เป็นงานศิลปะชั้นเลิศ อีกทั้งเป็นที่นิยมในหมู่นักสะสมงานศิลปะทั่วไปอีกด้วย
ตลอดระยะเวลากว่า 30 ปีที่ผ่านมา ท่านได้สร้างผลงานถาวรไว้หลายแห่ง ทั้งในประเทศและต่างประเทศ
เช่น จิตรกรรม ฝาผนังสถานเอกอัครราชทูตไทยในบัวโนสไอเรสกรุงเวียนนาและกรุงปารีส ประเทศฝรั่งเศสสำนักกลางนักเรียนคริสเตียน กรุงเทพ ฯ บ้านพักเคแอลเอ็ม อาคารเชลล์ธนาคารแห่งประเทศไทย กรุงเทพมหานคร พระตำหนักดอยตุง เชียงรายปราสาทคร็อททอร์ฟในเยอรมัน ตราประจำตระกูลของบุคคลสำคัญในยุโรปศูนย์สถาปัตยกรรมล้านนา หอศิลป์ส่วนตัวที่เชียงราย ศาลาไทยที่ศูนย์วัฒนธรรมไทย ประเทศเยอรมนี
ท่านได้รับเชิญเป็นศิลปินที่พำนักชั่วคราวในอิสราเอล เยอรมนี อเมริกา ตรุกี ญี่ปุ่น
และสอนศิลปะชั้นสูงทั้งในประเทศไทยและต่างประเทศ
เคยได้รับเหรียญทองสร้างสรรค์งานสถาปัตยกรรมจากสมาคมสถาปนิกสยาม
ได้รับการยกย่องเชิดชูเกียรติให้เป็นศิลปินแห่งชาติ สาขาทัศนศิลป์ (จิตรกรรม) เมื่อพ.ศ. 2544
ปัจจุบันถวัลย์ ดัชนี เป็นศิลปินอิสระ มีบ้านพักอยู่ในเขตตัวเมืองเชียงราย
ศิลปินแห่งชาติ 