Dejan Radonjić rođen je 1990. godine u Tettnangu, u Njemačkoj. Nogomet je započeo igrati u lokalnom klubu, nakon čega je prešao u Ulm.

Sa 18 godina stigao je u redove Bayerna i potpisuje ugovor na godinu i pol, međutim doživljava težu ozljedu. Nakon ozljede upisuje pravni fakultet i počinje igrati za FV Ravensburg i TSV Eriskirch, no odlučuje se za dolazak u Hrvatsku. Počeo je igrati u županijskom prvoligašu Zrinskom iz Ozlja. Nakon jedne sezone prelazi u pulsku Istru.

U ljeto 2014. prelazi u zagrebački Dinamo koji ga odmah šalje natrag na posudbu u NK Istru 1961. U kolovozu 2015. odlazi na još jednu posudbu, u izraelski klub Maccabi Tel-Aviv.

Nakon povratka iz Izraela, zagrebački Dinamo Radonjića ponovno šalje na posudbu u Lokomotivu. Radonjić je debitirao za Lokomotivu u srpnju 2016. godine protiv bivšeg kluba Istre 1961. U 72. minuti je Radonjić kao zamjena s klupe postigao svoj prvi gol u dresu Lokosa.

U ljetnom prijelaznom roku 2019. potpisuje za ruski klub Krilja Sovjetov Samaru za koji je u 27 ligaških nastupa postigao 4 pogotka. Iduće godine sporazumno raskida ugovor s klubom nakon što je ispao u drugu ligu te potpisuje za kineski Qingdao.