כאשר ויליאם גארווי שעשה את הונו מייצור שרי קנה את דוניאנה מהדוכס בשנת 1901, האחוזה הייתה נטושה והייתה במצב של חורבה. גארווי החזיר את הארמון לתפארתו לשעבר, ועם מותו הוא עבר לאחיו ג'וזף ולאחייניתו מריה מדינה אי גארווי, שהייתה נשואה לדוכס מטריפה, מהנדס יער. בשנת 1934 היא עברה לאחות הדוכסית מטריפה, בלנקה מדינה אי גארווי, שהייתה נשואה למרקיז מבורגטו. בשנת 1942 מכר אותו המרקיז לחברה שהוקמה על ידי סלבדור נוגרה (Salvador Noguera), מנואל גונסלס (Manuel Gonzalez) והמרקיז של מריטו.
הקמת הפארק.
איש העסקים הספרדי מאוריסיו גונסאלס-גורדון אי דייס (Mauricio González-Gordon y Díez), המרקיז מבוננסה (marqués de Bonanza), שמשפחתו החזיקה באחוזה גדולה בדוניאנה, התעניין במערכות האקולוגיות שלה ובחיי הציפורים שבה, והזמין אורניתולוגים מכל רחבי אירופה לבקר. בשנת 1952 ביקרו במקום האורניתולוגים הספרדים חוסה אנטוניו ואלוורדה (José Antonio Valverde) ופרנסיסקו ברניס (Francisco Bernis), כשגונסלאס-גורדון שימש כמדריך. ואלוורדה ומשפחת גונסאלס-גורדון חששו ששטחי הביצות, עם עושר חיות הבר המגוונות בהם, נמצאים תחת איום של התוכניות של ממשלת ספרד לנקז אותם עבור חקלאות ולנטיעת עצי אקליפטוס. מאוריסיו, יחד עם אביו, ביקש מברניס לנסות ולהשפיע על הדיקטטור הספרדי פרנסיסקו פרנקו לנטוש את התוכניות. השלישייה כתבה מזכר שהוגש לפרנקו עצמו על ידי מנואל, אביו של מאוריסיו. עד נובמבר 1953 סיים ברניס לכתוב דו"ח על מצבה של דוניאנה שהראה כי לאזור יש ערך אקולוגי יוצא דופן. הקבוצה חיפשה והשיגה תמיכה בינלאומית למטרותיה. המאמצים של גונסאלס-גורדון להניא את פרנקו חשפו אותו לסכנה כלשהי, אך ממשלת פרנקו נעתרה ותוכניות הניקוז בוטלו. ואלוורדה הוביל את המסע המדעי המאורגן הראשון לדוניאנה בשנת 1957, אליו הצטרפו חוקרי הטבע הבריטיים גאי מאונטפורט (Guy Mountfort), רוג'ר פיטרסון (Roger Peterson) וסר . קבוצה של אירופיים מומחים לשימור - בהם גאי מאונטפורט, מקס ניקולסון (Max Nicholson) ו - הוכיחו אז את חשיבותו המכריעה של האזור כתחנת ביניים עבור ציפורים הנודדות בין יבשת אירופה ואפריקה. בשנת 1959 מכרה משפחת גונסאלס חלק מאדמתה בדוניאנה לצורך פיתוח אתר הנופש . פעולה זו הדאיגה את אנשי השימור האירופיים, מה שהוביל מוסדות שונים ותורמים אנונימיים להציע לקנות חלק מהנכס. ואלוורדה, הופמן וניקולסון, בשותפות עם חברת שימור הטבע הבריטית (British Nature Conservancy), הקימו עמותה שארגנה מהלך בינלאומי לגיוס כספים להרחבת הפארק. הקמפיין גייס שני מיליון פרנקים שווייצרים לרכישת שטח אדמה של 70,000 דונם כתוספת לשטח שתרם גונסאלס-גורדון. לבסוף, בשנת 1963 קנו ממשלת ספרד והקרן העולמית לשימור חיות הבר (WWF) חלק מהשטח ויצרו את שמורת דוניאנה הראשונה, ובשנת 1964 הם הקימו את התחנה הביולוגית של דוניאנה (Estación Biológica de Doñana) ואת (Consejo Superior de Investigaciones Científicas - CSIC) כדי לחקור את המגוון הביולוגי של דוניאנה ומערכות אקולוגיות ספרדיות אחרות.
בשנת 1969 חברה שוב הקרן העולמית לשימור חיות הבר לממשלת ספרד כדי לרכוש חלק נוסף בביצות הדלתה של הגואדלקיביר ולהקים את הפארק הלאומי דוניאנה. באותה שנה הוקם הפארק הלאומי דוניאנה על פי צו, שחלק משטחו היה בבעלות "משרד הכלכלה והתחרותיות" (Ministerio de Economía y Competitividad) וחלקו עדיין בידיים פרטיות. עשר שנים לאחר מכן הורחב האזור המוגן ונוצר מה שמכונה "קדם-פארק דוניאנה" (Preparque Doñana). בשנת 1980 הכיר אונסק"ו בפארק הלאומי דוניאנה כשמורת ביוספירה בשטח של 772,600 דונם. אזור הליבה של השמורה השתרע על 507,200 דונם בפארק הלאומי דוניאנה, וגודל אזור החיץ היה 542,500 דונם בפארק הטבעי של דוניאנה. גובה השמורה נע בין מפלס הים ל-40 מטרים מעל גובה פני הים. אונסק"ו ראה בדוניאנה אזור בעל חשיבות עולמית, בהתבסס על מגוון המערכות האקולוגיות שלו והמספר הנרחב של המינים השוכנים בו. בשנת 1982 הוא נכלל ברשימת השטחים של אמנת רמסר, ובשנת 1989 המירה את הקדם-פארק לפארק הטבע דוניאנה ( Parque natural de Doñana). בשנת 1994 הוא הוכרז על ידי אונסק"ו כאתר מורשת עולמית, מה שאפשר הקמת תוכניות לשימור וניהול האזור. מבחינה היסטורית, שטחי ביצות אלה מאוימים תמיד על ידי תוכניות להגדלת התפוקה החקלאית המקומית והרחבת התיירות. הקרן העולמית לשימור חיות הבר עדיין תומכת בדוניאנה, ונלחמת בהצעות לניקוז הביצות, לשאיבת מים להשקיה של אדמות חקלאיות לאורך החוף ולהרחבת מתקני התיירות.
בשנת 1998, התרחש אסון אסנלקויאר (Desastre de Aznalcóllar) כשסכר מגן נפרץ במכרה לוס פראילס (Los Frailes) שבבעלות בולידן-אפירסה (לשעבר אנדלוסה דה פיריטאס), חברת הבת הספרדית של חברת המכרות השוודית , ושחרר שיטפון של בוצה רעילה שנכנסה לנהר גודיאמאר (Guadiamar), מקור מים ראשי לפארק. בשנת 2000, לאחר האסון הסביבתי הגדול הזה, קידם משרד הסביבה הספרדי את התוכנית "דוניאנה 2005", שמטרתה התחדשות הביצות. בשנת 2006 הועברה האחריות לתחזוקת הפארק לממשלת אנדלוסיה על פי צו מלוכתי ב-9 ביוני. התפקידים והשירותים של הממשל לשמירת הטבע שהועברו לפיכך למדינה האנדלוסית הורחבו, והפארק הלאומי דוניאנה והפארק הטבעי אוחדו והפכו ל"אזור הטבעי של דוניאנה" (Espacio natural de Doñana), שטח יחיד המחולק לאזורים עם רמות שונות של הגנת הסביבה. בשנת 2008 יצר פארק זה ברית פארקים תאומים עם פארק הטבע האזורי קאמארג בדלתה של הנהר רון בדרום צרפת, איתו הוא חולק היבטים אנתרופולוגיים ואתנוגרפיים.
במהלך כהונתו החל ראש ממשלת ספרד פליפה גונסלס להשתמש בדוניאנה כמפלט בזמן חופשה, ויצר בכך תקדים ליורשיו. בשנת 2010 הופקעו על ידי המשרד לשעבר לאיכות הסביבה 92,000 דונם על קו החוף לצורך הגנה. ביולי 2012 אישר אונסק"ו את הרחבת שמורת הביוספרה של דוניאנה מ-772,600 דונם ליותר מ-2,550,000 דונם ואפשר עמידה בהנחיות "תוכנית האדם והביוספרה" (Man and Biosphere Program). אישור זה יצר אזור מעבר בו מיוצגים האינטרסים החברתיים-כלכליים של המועצות המקומיות השונות באזור דוניאנה. בשנת 2019, סגרה המשטרה עשרות בארות לא חוקיות שהופעלו בעיקר על ידי חקלאים שגידלו פירות סביב הפארק, ששאבו במשך שנים רבות מים ממפלס מי התהום של הפארק.
אקלים.
האקלים בפארק דוניאנה מתון, ים תיכוני טיפוסי, המאופיין בקיץ יבש ובחורפים גשומים יחסית כתוצאה משינויים ב וברכס הסובטרופי של לחץ גבוה. הגשמים יורדים בעיקר בעונות הביניים, כלומר באביב ובסתיו. בסתיו במיוחד יכולים להיווצר גשמים עזים הנגרמים כתוצאה מהצטברות בקיץ של חום בגופי מים גדולים קרובים, והגעת גושי אוויר קרים מהקוטב. בחורף, לעומת זאת, אנטי-ציקלונים תרמיים עשויים להתרחש באופן מקומי. הטמפרטורות מתונות לאורך כל השנה, עם טמפרטורות מקסימליות המשתנות כ-17°C מעלות צלזיוס בין החורף לקיץ. המאפיין המשמעותי ביותר של האקלים הוא שלושה עד חמישה חודשים של מזג אוויר יבש בקיץ, כאשר הוא נשלט על ידי האנטי-ציקלון הסובטרופי.
צמחייה.
בפארק ישנם מינים רבים של צמחייה: עצים, כולל אורנים, פרחים כמו ורדים ושיחים. בולטים במיוחד המינים:" Vulpia fontquerana", "Tursica linaria", מין הערער "Juniperus macrocarpa", "Micropyropsis tuberosa", "Hydrocharis morsus-ranae" או "Thorella verticillatinundata", רבים מהם בסכנת הכחדה. מינים שאינם ילידים כמו אקליפטוס, שיטה ארוכת-עלים ("Acacia longifolia"), מסמור שיחי ("Gomphocarpus fruticosus"), טבק השיח או צלקנית נאכלת ("Carpobrotus edulis") נעקרים על ידי עובדי הפארק.
מינים בולטים אחרים בפארק, מבין למעלה מ־875 המינים המקומיים במערכות האקולוגיות של דוניאנה הם: הרדוף, אלון, צמח גלגל קוצני, ידיד-חולות מצוי ("Ammophila arenaria"), אברש, אזוביון, חרחבינה חופית ("Eryngium maritimum"), קנה מצוי, ציפורן, גומא, שרך מצוי, לוטם מרווני, סמר ("Juncaceae"), בר-זית צר-עלים ("Phillyrea angustifolia"), חלבלוב הים ("Euphorbia paralias"), אלת המסטיק, גמאיים ("Cyperaceae"), דקלים, אורן, קיטיסוס רתמי ("Cytisus scoparius"), רוזמרין רפואי, ערער, אלגומין ("Ulex"), קורנית, חלבלוב ואוסנה.
צמחיית החולות הנודדים.
המערכת האקולוגית של הדיונות הנודדות (המכונות גם טרנסדיונות), שנוצרות על ידי הרוח השוררת הדרומית-מערבית, כמעט ואינה קיימת במקומות אחרים בחצי האי האיברי. התנאים הקשים של מערכת אקולוגית זו ניכרים בהתאמות של כמה מיני צמחים לתנאיה המיוחדים: דיונות החול והאדמה אינן עקביות. קבורת הצמחייה ההדרגתית, במיוחד של עצים שצצים ואז מתים בשל התנועה האיטית של החול, היא אחת התופעות הידועות ביותר באזור החוף של הפארק.
בעלי חיים.
בעלי חיים שתועדו בפארק כוללים 20 מינים של דגי מים מתוקים, 11 מיני דו-חיים, 23 מינים של זוחלים, 40 מינים של יונקים ו-360 מיני עופות שאינם ימיים, מתוכם 127 מתרבים בשטח הפארק.
דגים.
דגים מקומיים כמו צלופחים חיים במימי דוניאנה, וכן מינים שהוחדרו אליה במשך השנים כמו הקרפיון, והגמבוזיה, או זאב הנהרות, הנחשב למין פולש המאיים על המערכות האקולוגיות המקומיות.
דו-חיים.