Bùi Bằng Đoàn sinh ngày 19/9/1889, tại làng Liên Bạt, huyện Ứng Hòa, tỉnh Hà Đông (nay thuộc Thành phố Hà Nội) trong một gia đình truyền thống Nho học. Ông nội là Tiến sĩ Bùi Tuấn, hàm Thái tử Thiếu bảo, từng làm Giám khảo các kỳ thi Hương, giữ chức Tả Tham tri Bộ Binh kiêm Tổng đốc tỉnh Bắc Ninh đánh dẹp giặc Ngô Côn. Cha là Bùi Tập từng giữ chức Tuần phủ tỉnh Hưng Hóa.
Cha mẹ của Bùi Bằng Đoàn đều mất sớm, cả 6 anh em được người chú dượng là Dương Lâm (tức cụ Thiếu bảo Vân Đình lúc đó làm Tham tri Nha Kinh lược Bắc kỳ) đưa về nuôi dưỡng và dạy học chữ Hán.
Khoa thi năm Bính Ngọ (1906), ba anh em Bùi Bằng Phấn, Bùi Bằng Thuận và Bùi Bằng Đoàn đều ứng thí. Kết quả, Bùi Bằng Phấn đỗ Tú tài, Bùi Bằng Thuận và Bùi Bằng Đoàn cùng đỗ Cử nhân. Ba anh em được mệnh danh là Hà Đông tam bằng. Về sau Bùi Bằng Thuận còn đỗ Tiến sĩ khoa thi năm 1916 cùng với Bùi Bằng Phấn đều làm quan Nam triều đến hàng Tuần phủ, về hưu trước năm 1945.
Riêng về Bùi Bằng Đoàn, năm 1907 thi vào trường Hậu Bổ tại Hà Nội. Năm Tân Hợi (1911) tốt nghiệp, được bổ làm Tri huyện, sau đó làm Tri phủ Xuân Trường (tỉnh Nam định), Án sát tỉnh Bắc Ninh; Tuần phủ các tỉnh Cao Bằng, Ninh Bình; rồi làm đến Thượng thư bộ Hình của triều đình Huế, trong nội các của Phạm Quỳnh năm 1933, hàm Thái tử Thiếu bảo.
Khi làm quan, ông Bùi Bằng Đoàn nổi tiếng là vị quan đức độ, thanh liêm, chính trực, chăm dân. Trên công đường ở những nơi ông làm quan, đều có treo một bảng thông báo "không nhận quà biếu". Với người nhà, ông rất nghiêm khắc, cấm tiệt việc nhận quà, nếu lỡ nhận rồi thì phải mang đi trả lại.
Lúc làm Tri phủ Xuân Trường (Nam Định) ông đã đề xuất và thực hiện việc đắp đê Bạch Long ngăn nước mặn, tạo lập được một vùng lúa, dâu rộng lớn. Ghi công đức ông, dân địa phương đã làm lễ tế sống vị "phụ mẫu chi dân" trẻ tuổi ngay nơi nhậm chức.
Năm 1925, trước việc báo chí lên án cảnh phu đồn điền ở miền Nam bị bóc lột dã man, Chính phủ Nam triều đã cử cụ Bùi Bằng Đoàn vào Nam thanh tra các đồn điền cao su của Pháp. Ông đã tiến hành thanh tra thấu đáo, viết một bản báo cáo dày đến 100 trang bằng tiếng Pháp nêu bật lên những điều vô lý trong chính sách đối với phu đồn điền. Những kiến nghị xác đáng của bản báo cáo đã được nhà đương cục chấp nhận, giảm thiếu những chế độ hà khắc đối với công nhân đồn điền cao su thời đó.
Cũng trong năm 1925, mặc dù đang làm tri phủ Nghĩa Hưng (tỉnh Nam Định) nhưng ông vẫn được mời lên Hà Nội làm thông ngôn cho phiên tòa đại hình xử vụ án cụ Phan Bội Châu. Với tính cách cương trực, bênh vực lẽ phải, tri phủ Bùi Bằng Đoàn đã thông dịch rõ ràng, trung thực những lời nói, lý lẽ đanh thép của cụ Phan Bội Châu để rồi sau đó tòa án đã không khép được cụ Phan vào án chung thân mà giảm xuống hình thức "an trí ở Huế".
Đầu năm 1933 ông được bổ nhiệm làm Tuần phủ tỉnh Ninh Bình, không lâu sau đó khi Phạm Quỳnh tổ chức Nội các ông được bổ nhiệm làm Thượng thư bộ Hình. Trong mười hai năm ở kinh đô Huế ông trông nom việc xử kiện tại tất cả các tỉnh Trung Kỳ, chỉ đạo việc soạn thảo các luật cho Trung Kỳ đều bằng tiếng Pháp, tiếng Việt và dịch ra chữ Hán.
Tháng 3/1945, Nhật đảo chính Pháp, Vua Bảo Đại xuống chiếu thành lập Chính phủ, ông đã từ chối tham gia Chính phủ, cáo quan về quê. Tuy nhiên, Chính phủ Nam triều đã mời ông ở lại bằng được và giao cho ông giữ chức Chánh nhất Tòa Thượng thẩm Hà Nội. Ở thời điểm "đêm trước" của cách mạng, tổ chức Việt Minh đã tiếp xúc và mời ông làm Hội trưởng Hội bảo vệ tù chính trị.
Ngày 23/11/1945 Hồ Chủ Tịch ký sắc lệnh thành lập Ban thanh tra đặc biệt. Ngày 25/11/1945 Hồ Chủ Tịch mời ông tham gia Ban cố vấn Chủ tịch nước, thành viên Ủy ban nghiên cứu kế hoạch kiến thiết đất nước. Ngày 31/12/1945, Chủ tịch Hồ Chí Minh ký Sắc lệnh số 80-SL cử các ông Bùi Bằng Đoàn và Cù Huy Cận vào Ban Thanh tra đặc biệt
Ngày 6/1/1946 ông ứng cử đại biểu Quốc hội Việt Nam tại tỉnh Hà Đông và trúng cử, đồng thời Chủ tịch Hồ Chí Minh và Chính phủ cử ông làm Trưởng ban Thanh tra đặc biệt của Chính phủ, tương đương với chức Tổng Thanh tra Chính phủ Việt Nam.
Ngày 2/3/1946, ông được bầu vào Ban Thường trực Quốc hội, tham gia thành lập Hội liên hiệp quốc dân. Ngày 8/11/1946, ông được cử làm Trưởng ban Thường trực Quốc hội thay cho cụ Nguyễn Văn Tố.
Năm 1947-1948, ông hoạt động ở chiến khu Việt Bắc. Tháng 8/1948 ông bị bệnh bán thân bất toại ở Việt Bắc, Hồ chủ tịch ra lệnh đưa ông về Liên khu 3, trong thời gian bị bệnh ông vẫn theo dõi tin tức và đóng góp ý kiến cho Chính phủ. Do ông phải đi chữa bệnh ở xa, ông Tôn Đức Thắng được cử giữ chức Quyền Trưởng Ban Thường trực Quốc hội. Hòa bình lập lại ông về Hà Nội dưỡng bệnh.
Do tuổi cao, bệnh trọng ngày 13 tháng 4 năm 1955, ông qua đời tại Hà Nội.
(Nguồn: Cổng thông tin Thanh tra Chính phủ)