Флаг города Долинск Сахалинской области представляет собой прямоугольное полотнище с отношением ширины к длине 2:3, разделённое по восходящей от древка диагонали на две равные части — зелёную и голубую — белой узкой полосой, изогнутой в виде чешуи, шириной в 1/45 ширины полотнища; в зелёной части изображены три серебряные лилии и белая диагональная полоса, нисходящая от верхнего края; в голубой части — летящий белый орёл, держащий в лапах золотую рыбу.

Обоснование символики: 
В зелёной части полотнища, обозначающей сушу, изображены три цветка лилии Глена, символизирующие три ветви власти: законодательную, исполнительную и судебную. Произрастает лилия Глена только на территории Сахалинской области, в том числе и в муниципальном образовании Долинский район. Зелёный фон суши пересекает в диагональном направлении белая полоса, обозначающая самую большую реку на территории Долинского района — Наиба, которая охватывает 2/3 территории района с севера на юг с её притоками и впадает в Охотское море. 
В 1884 году на берегу реки Найба основано первое поселение айнов Сианча — ныне административный центр района — город Долинск. На голубом фоне, обозначающего Охотское море, изображён белохвостый орлан, держащий в когтях рыбу (кету). Орлан редчайшая птица, которая гнездится на территории района у мыса «Острый» (Остромы совка) и занесена в мировую «Красную книгу». 
Зелёный цвет — символ природы, здоровья, жизненного роста. 
Голубой цвет — символ чести, благородства, духовности. 
Белый цвет (серебро) — символ чистоты, совершенства, мира и взаимопонимания. 
Жёлтый цвет (золото) — символ богатства, стабильности, уважения, интеллекта.