Klein, pro nějž byla charakteristická dýmka v ústech, si uchovával laskavý a inteligentní humor navzdory otřesné zkušenosti židovského dítěte za nacismu: patřil k dětem, které přežily Terezín. Narodil se 27. června 1939 ve slovenských Michalovcích jako Julius, před hrozbou transportů se s rodiči i dvěma staršími bratry skrýval na statku v Nízkých Tatrách.
Po půl roce otec našel kontakt na katolický klášter pro sirotky v Bratislavě, kde je tamní farář ukryl pod jménem Ružiakovi. Což byli jiní chlapci, kterým se podařilo odjet do Anglie. Bratři Kleinovi dostali jejich doklady a z Julia se stal Dušan. Toto jméno si pak ponechal.
Kvůli zradě jiných se ale nakonec ocitli v Terezíně. "Naštěstí jsme se už nedostali do jiného koncentračního tábora, dožili jsme v Terezíně do osvobození. Domů jsme se už nevrátili, protože dům v Michalovcích vyhořel," vzpomínal. Faráře, který je ukryl, nacisté popravili.
Po skončení druhé světové války Klein žil v Praze a Ostravě, první zkušenosti s filmem sbíral jako ochotnický dětský herec v 50. letech minulého století. "Na základní škole jsem založil mandolínový soubor, hráli jsme písničky, já naše vystoupení uváděl, a dokonce i dirigoval," vzpomínal.
Vystudoval režii na pražské FAMU, kde později učil. V letech 1975 až 1991 pracoval pro Filmové studio Barrandov.
První tři části Kleinovy "básnické série" v 80. letech přilákaly do kin přes pět milionů diváků. Poněkud jiné filmy o dospívající mládeži, než tehdy bývalo zvykem, sršely humorem a nadsázkou a nadchly diváky i kritiku.
Trilogie se dočkala i pokračování reflektujících porevoluční realitu, tři díly vznikly v letech 1993, 2004 a 2016.
Z další Kleinovy tvorby si diváci vzpomenou hlavně na trpkou satiru Dobří holubi se vracejí z roku 1988. V hlavní roli s Milanem Kňažkem se odehrává v protialkoholním ústavu, poslední roli tu ztvárnil Vladimír Menšík.
Dále měl Klein na kontě zpracování novely Bohumila Hrabala Andělské oči z roku 1994, o dva roky mladší korupčnickou retrokomedii Konto separato či úsměvně ironický příběh Vážení přátelé, ano z roku 1989.
Jeho špionážní, detektivní a kriminální dramata ze 70. a 80. let jako Případ mrtvých spolužáků, Kam nikdo nesmí či Radikální řez charakterizovala snaha o maximální věrohodnost příběhu a hlubší psychologickou motivaci. Největší popularitu si získal televizním seriálem z 90. let Hříchy pro pátera Knoxe na motivy krimipříběhů Josefa Škvoreckého.
Impulz k natáčení detektivek přišel po Kleinově návratu z krátké emigrace. "Měl jsem po srpnu 1968 pocit, že zůstaneme v Německu. Manželka s Laternou magikou hostovala v Americe, a když přišli Rusové, dohodli jsme se, že vezmu malého syna a sejdeme se v Paříži. Když jsme pak v tom Německu opravdu už byli, najednou se mi nějak vrátily zážitky z války, bylo těch Němců na mě zkrátka moc. Vrátili jsme se domů a já se detektivkami vyhnul společenským tématům," líčil.
Televizní tvorbě se věnoval hlavně v 90. letech - například seriálům Strážce duší, Manželské tonutí či Cukrárna. Pracoval i na sáze Ulice.
Přesto pro něj byla důležitá filmová tvorba. "Magie plátna je úplně jiná. Na televizi se díváte zpříma, k filmu vzhlížíte. Je to něco nechci říci božského, ale vyššího. Zvláště teď, kdy plátna jsou tak veliká. Je tam vidět každé hnutí mysli. Působivost filmu na diváka je silnější. Televizi přece jen vnímáte povrchněji," popisoval.
Dušan Klein byl ženatý, s manželkou Silverou měl dva syny.