Nach einem Diplomstudium in Informatik an der RWTH Aachen und anschließender Promotion am Japan Advanced Institute of Science and Technology stieß Dominik Klein 2013 zum Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik.
Von 2013 bis 2015 war er Teil des Referats „eID-Technologien und Chipkarten“, wo er Sicherheitskonzepte für hoheitliche Dokumente, insbesondere den deutschen Personalausweis, entwickelte.
2015 wechselte er zum neu gegründeten Referat „Chip-Sicherheitsanalyse“ (jetzt: „Sichere Halbleiter-Technologien“). Dort liegt sein Tätigkeitsschwerpunkt in der praktischen Seitenkanal- und Faultanalyse von Sicherheitschips und in der Umsetzung und Standardisierung von Sicherheitsvorgaben auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse.