Vybudoval si pozoruhodnou kariéru jako jeden z nejtalentovanějších členů studia Pixar. Poté, co do firmy v roce 1990 nastoupil, začal pracovat jako animátor a režisér celé řady reklam, které v Pixaru vznikaly. Společně s Johnem Lasseterem a Andrewem Stantonem vypracoval námět a postavy pro Příběh hraček, první celovečerní film studia, na kterém se kromě toho podílel i jako hlavní animátor. Pracoval na storyboardech k filmu Život brouka a napsal původní nástin příběhu k filmu Příběh hraček 2.

Docterovým celovečerním režijním debutem se stal film Příšerky s.r.o., který byl nominován na Oscara v kategorii Nejlepší animovaný film. Jakožto jeden z nejplodnějších členů studia Pixar si Docter vysloužil další nominaci na Oscara za svůj původní námět k oscarovému snímku VALL-I. Než nastoupil do Pixaru, pracoval jako animátor ve společnostech The Walt Disney Company, Bob Rogers And Company, Bajus-Jones Film Corporation a Reelworks. O animaci se začal zajímat v osmi letech. Vystudoval animaci postav na California Institute of the Arts ve Valencii v Kalifornii, kde produkoval celou řadu filmů, včetně filmu Next Door, který získal cenu studentské akademie.