Роден е на 20 август 1891 г. в Разград. Едва на седем години бъдещият художник загубва баща си; расте плах и интровертен. Отрано развива страст към рисуването, но мечтата му да постъпи в художествената академия в София остава неизпълнена – по-големият брат на Данаил го изпраща да учи в текстилното училище в Сливен. Следва казарма и участие в Първата световна война.
По-късно по случайност за кратко работи в Пловдивската митница. През 1921 г. за първи път се осмелява да предложи своя картина за изложба на южнобългарските художници. Творбата е одобрена и Дечев е приет за член на дружеството. На следващата година открива първата си самостоятелна изложба, а от 1926 г. участва във всички общи изложби на Дружеството на художниците в България.
През 1933 г. се състои първата самостоятелна изложба на Дечев в София, няколко години по-късно той се и мести да живее в столицата. След кратък престой се връща пак в родния Разград, където остава чак до 9 септември 1944 г. В този период рисува цикъл платна на родния си край Лудогорието. През 1942 и 1946 г. участва с успех на Международното биенале във Венеция, Италия.
През 1958 г. е организирана юбилейна изложба на Данаил Дечев. Тъкмо в следващите години, до смъртта си, той създава някои от най-значимите си произведения. През 1960 г. взема участие на Четвъртата международна изложба в Делхи, Индия.
Данаил Дечев твори основно природни и градски пейзажи; в платната му присъстват изгледи от Родопите, Стара планина, Тракия, Черноморието. Предпочитана от него техника са маслените бои.
На 1 януари 1962 г. художникът е повален от парализа. Умира на 5 август 1968 г.
