Đồng chí Đồng Đại Lộc là học sinh chuyên toán, Trường Trung học Phổ thông Chuyên Lam Sơn, Thanh Hóa, là học viên khóa D1 Đại học Cảnh sát nhân dân (nay là Học viên Học viện Cảnh sát nhân dân)

Không chỉ là nhà lãnh đạo của ngành Công an, ông còn là người có khả năng và yêu văn nghệ. Ông sáng tác nhiều tập thơ hay, nhất là những bài thơ về người lính. Trong số đó, có những bài đã được phổ nhạc rất thành công. Như bài hát: Bia Mộ không khắc tên - Hát về những liệt sĩ vô danh đã hy sinh tại Quảng Nam.

Trong thời gian giữ trọng trách Giám đốc công an Thanh Hóa, đồng chí Đồng Đại Lộc đã có sáng kiến xây dựng Đề án "Xây dựng khu dân cư, An toàn - An Ninh - Trật tự" được nhận rộng ra toàn quốc như một hình mẫu điển hình. Ngoài ra, với vai trò Giám đốc công an tỉnh Thanh Hóa, đồng chí Đồng Đại Lộc là người có đóng góp lớn trong việc đơn giản hóa thủ tục hành chính Công an trong tỉnh bằng công nghệ thông tin.

Năm 1980, tốt nghiệp khóa D1, Đại học Cảnh sát nhân dân (nay là Học viện Cảnh sát nhân dân), được điều về công tác tại Phòng Cảnh sát hình sự - Công an tỉnh Thanh Hóa; năm 1987, được đề bạt làm Phó phòng Cảnh sát hình sự, Công an tỉnh Thanh Hóa; từ năm 1988 - 1990, giữ chức vụ Phó phòng Cảnh sát kinh tế, Công an tỉnh Thanh Hóa; từ năm 1990 - 1994, giữ chức vụ Trưởng phòng Cảnh sát kinh tế, Công an tỉnhThanh Hóa; từ năm 1994 - 3/2004 được bổ nhiệm Phó giám đốc Công an tỉnh Thanh Hóa; từ tháng 3/2004 - 10/2010, Giám đốc Công an Tỉnh Thanh Hóa. Từ 10/2010 – đến nay giữ chức vụ Tổng tổng cục trưởng Tổng cục Cảnh sát, Bộ Công an. Đồng chí Đồng Đại Lộc được thăng quân hàm Thiếu tướng (2007), Trung tướng (2012).

Năm 2011 ông đạt được học vị tiến sĩ, năm 2015 ông nhận được học hàm Phó giáo sư  ngành Khoa học an ninh.