Zajmuje się głównie tematami związanymi z Ameryką Łacińską, konfliktami społecznymi i kwestiami religijnymi. W latach 1991–2011 był dziennikarzem „Gazety Wyborczej”, od 2011 roku jest związany z tygodnikiem „Polityka”, współpracuje także z polską edycją miesięcznika „Le Monde Diplomatique”. Wchodzi w skład Kapituły Nagrody „Newsweeka” im. Teresy Torańskiej.
Debiutował w 1999 roku książką Chrystus bez karabinu. O pontyfikacie Jana Pawła II, poświęconą politycznym i społecznym aspektom pontyfikatu Jana Pawła II, w której zaznaczyły się wszystkie cechy pisarstwa Domosławskiego: dbałość o wielostronny opis rzeczywistości, unikanie hagiografii, szeroki kontekst historyczno-polityczny oraz wrażliwość społeczna.
Dorobek reporterski Domosławskiego obejmują w dużej mierze książki dotyczące Ameryki Łacińskiej. Gorączka latynoamerykańska (2004) ugruntowała pozycję Domosławskiego jako reportera i znawcy Ameryki Łacińskiej. Autor opisuje w niej złożoną sytuację społeczno-polityczną w kilku krajach Ameryki Łacińskiej między innymi na Kubie, w Chile, Meksyku, Argentynie, Peru, Brazylii i Kolumbii. Ponadto obala wiele mitów na temat kontynentu i stara się zrozumieć istotę zaangażowania politycznego Latynosów. Domosławski przedstawia tu zarówno portrety przywódców politycznych, jak i zwykłych ludzi oraz objaśnia konteksty historyczne. Z kolei w Śmierci w Amazonii ujawnia kulisy zbrodniczych działań zachodniego przemysłu wydobywczego w Brazylii, Peru i Ekwadorze i odsłania jego różnorodne powiązania z wielką polityką. Reporterskie śledztwo prowadzi tu ostatecznie do analizy mechanizmów ekonomicznych i politycznych, na których opierają się relacje globalnej Północy z globalnym Południem.
W 2010 roku Domosławski opublikował głośną biografię Ryszarda Kapuścińskiego zatytułowaną Kapuściński non-fiction, która została przetłumaczona na wiele języków. Książka ta jest daleka od hagiografii. Domosławski pokazał bowiem Kapuścińskiego jako postać z krwi i kości, wielkiego człowieka niepozbawionego wad. Ze względu na rozmach przedsięwzięcia i dyskusję, która towarzyszyła publikacji, książka Kapuściński non-fiction stała się jedną z najważniejszych pozycji w polskiej biografistyce. Z kolei w książce Wygnaniec. 21 scen z życia Zygmunta Baumana czytelnikowi ukazuje się wygnaniec, outsider, człowiek, który potrafił przenikliwie analizować rzeczywistość, pozbawiony zakorzeniania w ideologii. W tej biografii autor zagląda do archiwów pamięci bohatera oraz próbuje dotrzeć do motywów, okoliczności i ustalić prawdę w obliczu kontrowersji i zawirowań dziejowych.
Reportaże Domosławskiego znajdują się także w tomach zbiorowych, jak między innymi Wojny narkotykowe. Doniesienia z pola walki (2011) czy Jak zdobywaliśmy Pomorze. Mroczne historie z ,,ziem odzyskanych” (2025).
Jest laureatem Nagrody im. Beaty Pawlak za książkę Ameryka zbuntowana… (2008). W 2010 roku zdobył tytuł Dziennikarza Roku przyznawany przez polski magazyn „Press”. Otrzymał też za książkę Wykluczeni (2017) nominację do Nagrody Literackiej „Nike”. W 2022 roku jego tom Wygnaniec. 21 scen z życia Zygmunta Baumana znalazł się w finale Nagrody Literackiej „Nike” oraz przyniósł mu Górnośląską Nagrodę Literacką „Juliusz”. W 2024 roku pisarz został uhonorowany Nagrodą Literacką im. Juliana Tuwima za całokształt twórczości.