Dexel estudió historia del arte en la Universidad de Múnich entre 1910 y 1914.
En septiembre de 1914, contrajo matrimonio con Grete Dexel, hija del pedagogo Jenaer Karl Brauckmann.
Hacia 1921 comenzó una profunda amistad con el pintor holandés Theo van Doesburg, sobre quien ejerció una fuerte influencia.
En 1923, organizó junto con Willi Baumeister la exposición constructiva Erich Buchholz en Jena.
Además de pintor fue también un destacado diseñador gráfico, tipógrafo, escenógrafo y fotógrafo.