Adeodato nasceu em Roma, filho de um homem chamado Joviniano. Dedicou a maior parte de sua vida à Igreja como monge beneditino, vivendo no mosteiro de Santo Erasmo, no Monte Célio — comunidade religiosa que marcaria profundamente sua espiritualidade e seu estilo de governo posterior como pontífice. É por vezes referido nas fontes históricas como Adeodato II, distinção necessária para diferenciá-lo de seu antecessor homônimo do século VII, Deusdedit, também ocasionalmente chamado Adeodato I.

Após a morte do papa Vitaliano, em janeiro de 672, Adeodato foi eleito seu sucessor em 11 de abril daquele mesmo ano, sendo sua eleição ratificada, dentro de poucas semanas, pelo exarca bizantino de Ravena — confirmação então exigida durante o período conhecido como o "papado bizantino", quando a autoridade imperial de Constantinopla ainda exercia supervisão formal sobre as eleições papais. Adotou o nome de Adeodato II, mantendo, mesmo já como pontífice, o espírito e a disciplina de sua antiga vida monástica: viveu como monge dentro do próprio palácio papal, dedicando-se com fervor à oração pessoal e ao estudo aprofundado das Sagradas Escrituras.

Seu pontificado, ainda que pouco documentado em termos de grandes decisões políticas, coincidiu com período de intenso interesse e veneração pela memória de seu antecessor Martinho I e do teólogo Máximo, o Confessor — ambos reconhecidos por sua resistência firme ao apoio dado pelos imperadores bizantinos ao monotelismo, heresia que sustentava a existência de uma única vontade em Cristo. Nessa linha de fidelidade à ortodoxia, Adeodato II rejeitou as cartas sinodais que lhe foram enviadas pelo patriarca Constantino I de Constantinopla, mantendo-se vigilante contra qualquer concessão doutrinária àquela heresia que já havia causado tanto sofrimento à Sé Apostólica.

Adeodato II é historicamente reconhecido por diversas inovações administrativas de considerável importância: foi o primeiro pontífice a datar formalmente seus próprios atos e documentos com base nos anos de seu reinado papal, prática que se consolidaria como padrão nos séculos seguintes, e também o primeiro a adotar, nas leituras litúrgicas oficiais, a fórmula de saudação "Salute ed apostolica benedizione" (saudação e bênção apostólica).

Dedicou-se com particular empenho à restauração da disciplina monástica, tomando sob sua proteção pessoal a Abadia de São Pedro e São Paulo (Santo Agostinho) em Cantuária, na Inglaterra, aprimorando as condições do próprio Mosteiro de Santo Erasmo onde vivera, e reconhecendo formalmente a isenção da autoridade episcopal de que gozava a Abadia de São Martinho de Tours, na França. Com o auxílio de missionários, também apoiou importante obra de evangelização entre os maronitas, povo de origem armênio-síriaca do Oriente Médio. De sua correspondência pessoal, restam preservadas apenas algumas cartas dirigidas a essas duas importantes abadias europeias. Faleceu em Roma, em 17 de junho de 676, sendo sucedido pelo papa Dono.