Walker frequentò la Southern Methodist University (SMU), dove giocò come running back, defensive back e placekicker. Inoltre passò e ricevette passaggi, calciò i punt e giocò come kick returner. Fu votato per tre volte come All-American, nel 1947, 1948 e 1949. Nel 1947 vinse il Maxwell Award e nel 1948, dopo aver stabilito il record NCAA per yard corse in una stagione, il prestigiosissimo Heisman Trophy, il premio riservato al miglior giocatore universitario della nazione[2]. L'impatto di Walker a SMU e sul football nell'area di Dallas fu tale che il Cotton Bowl fu soprannominato "La casa costruita da Doak." Nel 2007 fu classificato da ESPN al quarto posto tra i migliori 25 giocatori universitari di tutti i tempi.
Walker fu scelto come terzo assoluto nel Draft NFL 1949 dai Detroit Lions[3], dove ritrovò il suo compagno di squadra alla scuola superiore Bobby Layne, un altro futuro Hall of Famer. Malgrado la relativamente piccola stazza, Walker fu inserito quattro volte nella formazione ideale della stagione All-Pro, contribuendo alla vittoria di due campionati NFL coi Lions. Guidò due volte la NFL in punti segnati (1950 e 1955), concludendo la propria carriera con 534 punti segnati (330 dei quali da field goal ed extra point). Si ritirò dopo la stagione 1955.