중국 산둥 성 지난(濟南)에서 1918년 1월 미국인 장로교 선교사의 아들로 태어나 중국과 평양에서 어린 시절을 보냈다. 북중국 미국인학교와 평양 외국인학교에서 고등학교 과정을 마치고 미국 데이비슨 대학교와 프린스턴 신학교에서 공부했으며, 선교에 대한 의견 차이로 장로교회와 대립을 보여 성공회로 교파를 옮겨 남부신학대학원을 마치고 1946년 조지아 교구에서 성공회 사제서품을 받았다. 영국 성 어거스틴 대학원, 하버드 대학교, 연세대학교 한국어학당에서도 수학했다.
건축일, 선원생활, 노동조합 활동, 정치 참여 등의 활동을 했고 성공회 성 키프리안 교회(St. Cyprian Episcopal Church) 등에서 목회했으며, 1957년 성공회대학교의 전신인 성 미가엘 신학원의 재건립을 위해 한국에 입국하여 1964년까지 학장으로 일했다. 이듬해 강원도 태백에 성공회 수도원인 예수원을 설립해 초대교회가 본을 보인 빈부 격차가 없는 공동체 생활의 한국적인 터전을 마련하고자 노력했다.
2002년 노환으로 별세했으며, 현재까지 예수원에 남아 생활하는 유족으로는 벤 토레이(Ben Torrey, 한국명 대영복) 신부가 있다. 현재인(Jane Grey Torrey) 사모는 2012년에 별세했다.
대천덕 신부는 성경과 성령에 의한 회심을 중요하게 생각하는 복음주의 전통에 서 있으면서도, 사회정의 문제에 깊은 관심을 보인 신학자로 평가받는다. 그는 미국의 경제학자 헨리 조지의 경제학과 토지는 하나님의 것이므로 아주 사고팔지 못한다는 레위기 말씀에 근거해 성경에서 말하는 경제정의를 실천하고자 했다. 이러한 신학은 성경에서 말하는 경제정의를 실천하고자 설립된 시민단체인 ‘성경적 토지정의를 위한 모임(성토모, 현재 희년함께의 전신)’의 설립에 영향을 주었다.
지은 책으로 《토지와 경제정의》 《나와 하나님》 《우리와 하나님》 《대천덕 신부의 통일을 위한 코이노니아》 《기독교는 오늘을 위한 것》 등이 있다.