Dessloch menyertai Tentera Darat Bavaria pada tahun 1910 dan berkhidmat dalam Perang Dunia I. Selepas kekalahan Jerman, beliau menyertai pasukan sayap kanan Freikorps Franz von Epp, berjuang menentang Republik Soviet Bavaria. Dari tahun 1921, beliau bertugas sebagai pegawai perisikan dalam Reichswehr Jerman. Dalam proses ke persenjataan semula Jerman, beliau menyertai maktab juruterbang pejuang Lipetsk rahsia pada tahun 1926–27. Dessloch mengambil bahagian dalam pembinaan pantas Luftwaffe selepas kebangkitan kuasa Nazi pada tahun 1933, dari 1 Disember 1934 sebagai komander Deutsche Verkehrsfliegerschule (maktab latihan penerbangan). Dari tahun 1935 beliau bertugas sebagai komander dua wing Luftwaffe.

Semasa Perang Dunia II beliau memerintah kor Luftflotte 2 dari 3 Oktober 1939 dan dinaikkan pangkat ke Brigedier Jeneral dan dilantik Panglima 6.Divisyen Udara pada 1 Januari. Beliau menyediakan bantuan udara kepada Kumpulan Tentera Darat B dalam Pertempuran Perancis dan dari tahun 1941 memerintah unit-unit Luftwaffe di Barisan Timur. Dinaikkan pangkat ke General der Flakartillerie pada 1 Januari 1942, beliau bertugas sebagai panglima kor di selatan Barisan Timur dan di Pergunungan Kaukasus. Pada 11 Jun 1943 Dessloch menggantikan Wolfram Freiherr von Richthofen sebagai Panglima Luftflotte 4 dengan kenaikkan pangkat ke Kolonel Jeneral pada 1 Mac 1944.

Pada musim panas 1944 apabila Barisan Barat tumbang, Dessloch telah dilantik Panglima Luftflotte 3 oleh Hermann Göring bagi menggantikan Hugo Sperrle yang dipecat. Selepas Paris dibebaskan oleh tentera Bersekutu, Dessloch memerintah sebuah unit udara yang, sebagai membalas dendam, mengebom bandaraya itu hingga memusnahkan sasaran awam dan membunuh 200 orang awam Perancis pada September 1944.[1] Serangan ini dilakukan atas perintah peribadi Hitler. Dari September beliau sekali lagi bertugas sebagai panglima Luftflotte 4 sehingga beliau digantikan Robert Ritter von Greim selaku ketua Luftflotte 6 sewaktu hari-hari terakhir peperangan. Dessloch telah dipenjarakan oleh pihak Bersekutu sehingga tahun 1948.

Menurut Memorial Yad Vashem di Israel, Otto Dessloch adalah seorang penjenayah perang.[2] Beliau meninggal dunia di Munich pada tahun 1977.