Nata il 22 settembre 1893 a Chicago, attrice statunitense di teatro e di vaudeville.
Iniziò la sua carriera come attrice teatrale nel 1910, nel 1914 arrivò a Hollywood si avvicinò al cinema, fece il suo debutto sullo schermo in “Pierre of the Plains”, al fianco di Edgar Selwyn, uno dei protagonisti della scena teatrale americana del primo Novecento. Nel 1915 fu protagonista accanto a William S. Hart di “The Disciple”, cui seguì il ruolo della regina Anna nella versione 1916 di “The Three Musketeers”. Fu protagonista di numerosi film prodotti da Thomas H. Ince, il potente produttore di Hollywood. Apparve in “The Dark Road” e in “Love Letters” nel 1917, nel 1918 in “The Kaiser’s Shadow” e in “Unfaithful”, uno degli ultimi film diretti da Ince prima che questi si dedicasse completamente alla produzione.
Nel 1919, a Broadway, il suo nome apparve nel cast della commedia musicale “Aphrodite”, dove recitò accanto a McKay Morris.
Dal 1914 al 1924, prese parte a oltre una cinquantina di film. Nel 1922 ebbe come partner Rodolfo Valentino. Il suo status di star le consentiva di avere il suo nome davanti al titolo dei film, la pubblicità del film ” Moran of the Lady Letty” mostrava il nome di Dorothy Dalton in evidenza, mentre quello di Rodolfo Valentino, all’epoca in forte ascesa ma considerato ancora attore emergente, appariva in secondo piano.
Dorothy si sposò due volte. Il suo primo marito fu l’attore Lew Cody da cui divorziò nel 1915. Nel 1924, sposò il produttore teatrale Arthur Hammerstein. Dopo questo matrimonio, l’attrice lasciò quasi definitivamente le scene, apparendo raramente sul palcoscenico.
Rimase vedova nel 1955 e morì il 13 aprile 1972.