حسین دهلوی، در سال 1306 در تهران به دنیا آمد. او آموزش موسیقی را از پنج سالگی نزد پدرش، معزالدین دهلوی كه از شاگردان علی اكبر شهنازی بود، آغاز كرد و در 9 سالگی با تشویق مادرش به ساز ویولن علاقه‌مند شد.

فراگیری ویلن را نزد ابوالحسن صبا پی گرفت. او همچنین در هنرستان عالی موسیقی نزد حسین ناصحی و هایمو تویبر آهنگسازی را فرا گرفت. او به شكل خصوصی در این زمینه از آموزش‌های توماس كریستین داوید نیز بهره‌مند شد.«باله بیژن و منیژه» و «سبكبال» از پرآوازه‌ترین آثار او می باشند.

در نوزدهمین دوره انتخاب كتاب سال در سال 1379 كتاب «پیوند شعر و موسیقی آوازی» نوشته حسین دهلوی٬ برنده جایزه كتاب سال شد.

او در سومین همایش چهره های ماندگار در سال 1382 به عنوان «چهره ماندگار» معرفی شد.
دهلوی در سال 1339 از هنرستان عالی موسیقی در رشته آهنگسازی دانش‌آموخته شد. پس از درگذشت استاد صبا در سال 1336 رهبری اركستر شماره یك اداره هنرهای زیبا كه بعداً «اركستر صبا» نامیده شد به دهلوی واگذار شد. این اركستر از زمان گشایش تلویزیون ایران در سال 1337 به صورت هفتگی در تلویزیون به اجرای برنامه پرداخت.
حسین دهلوی، در سال 1341 به ریاست هنرستان موسیقی ملی برگزیده شد و تا فروردین 1350 این سمت را عهده‌دار بود. او خود در دوره دوم هنرستان رشته‌های تئوری موسیقی ایران، تلفیق شعر و موسیقی، فرم موسیقی ایران، هارمونی و اركستر را شخصاً آموزش می‌داد. در این سال، وی برای سفر دو ساله مطالعاتی به آلمان و اتریش رفت.

دهلوی در زمینه نوآوری در موسیقی ایرانی تلاش‌های زیادی داشته‌است. تدوین متد تمبك به وسیله او و جمعی از اهالی موسیقی برای بهبود جایگاه تمبك در موسیقی ایرانی و آسان‌سازی آموزش این ساز، توجه به ساخت سنتور كروماتیك برای جبران مشكل كوك این ساز برای استفاده در اركستر از جمله این مواردند.

نخستین اثر اركستری دهلوی به نام «سبك بال» در سال 1332 و در دستگاه شور ساخته شد. كنسرتینو برای سنتور و اركستر، آثار بعدی دهلوی مانند «گفتگوی دل در شور» (1336) و «فروغ عشق» در آواز اصفهان از تجربیات ارزشمند وی در تلفیق شعر و موسیقی ایرانی به‌شمار می‌روند.


اركستر شماره یك اداره هنرهای زیبا به رهبری دهلوی
دهلوی همچنین قطعاتی از ابوالحسن صبا را نیز برای اركستر تنظیم كرده‌است. «به یاد صبا» (1337)، برگرفته از قطعه به یاد گذشته در آواز دشتی، شوشتری (1338)، چهارمضراب برای ویولن و اركستر و نغمه ترك (براساس قطعه دوضربی بیات ترك) از آن جمله‌اند.
برخی از آثار چاپ‌شده دهلوی شامل پارتیتور آهنگ‌های او به نام‌های دوئو سنتور در سه‌گاه، شورآفرین در شور برای اركستر، چهارنوازی مضرابی در آواز اصفهان، سوئیت بیژن و منیژه (بر اساس اشعار حكیم ابوالقاسم فردوسی) برای اركستر زهی، بیژن و منیژه برای اركستر سمفونیك (8 بخش) و سرباز برای آواز گروهی و اركستر می‌شود.
یكی از مهم‌ترین آثار حسین دهلوی كتاب پیوند شعر و موسیقی آوازی است كه حاصل بیش از 40 سال تجربه وی در تلفیق موسیقی با شعر است و جایزه كتاب سال را بدست آورد.
آخرین كوشش او در زمینه كارهای جمعی موسیقی ملی، پایه‌گذاری اركستر مضرابی است كه با همكاری 66 نفر از نوازندگان سازهای مضرابی ایرانی تشكیل شد و در سال 1372 به روی صحنه رفت.
حسین دهلوی در سال 1382 به عنوان چهره ماندگار مورد تقدیر قرار گرفت.
از دیگر كارهای حسین دهلوی می‌توان شورآفرین در ابوعطا برای اركستر، چهارنوازی مضرابی آواز اصفهان، فانتزی برای تار و اركستر و فانتزی برای گروه تمبك و اركستر را نام برد.


و در آخر دهلوی در 23 مهر 1398 پس از چند سال ابتلا به بیماری آلزایمر و بیماری ریوی در سن 92 سالگی در بیمارستان دكتر شریعتی تهران درگذشت.


حسین دهلوی، فرامرز پایور، حسین تهرانی
آخرین اجرای رسمی آثار او در تالار وحدت و در افتتاحیه جشنواره موسیقی فجر سال 1397 بود كه پویان آزاده به عنوان تكنواز پیانو اثر چهارگاه برای پیانو و اركستر از ساخته های حسین دهلوی را با همراهی اركستر ملی ایران به رهبری فریدون شهبازیان برای نخستین بار اجرا كرد.