Dorotheea Petre s-a născut pe 9 ianuarie 1981. A copilărit în Eforie Nord şi a absolvit Colegiul Pedagogic „C-tin Brătescu” din Constanţa. La 22 de ani, este admisă la UNATC, secţia actorie. La doar un an după, îşi face puternic debutul în lungmetrajul „Ryna”, regizat de Ruxandra Zenide şi produs de Strada Film. „Ryna” obţine peste 30 de premii internaţionale, iar Dorotheea primeşte premiul pentru debut la Festivalul Internaţional de Film Transilvania. Urmează premiul special al juriului la Festivalul Internaţional de Film Mannheim-Heidelberg. În 2005, este distribuită în producţia „Cum mi-am petrecut sfârşitul lumii”, în care interpretează rolul principal. Pentru acest rol, Dorotheea primeşte recunoaştere internaţională şi Premiul special al juriului pentru cea mai bună actriţă la cel mai mare festival din lume, cel de la Cannes, în secţiunea Un Certain Regard. Este declarată Cea mai bună actriţă a anului 2007 de către Asociaţia Criticilor de Film şi a Jurnaliştilor de Specialitate, primeşte Premiul Gopo pentru cea mai bună actriţă într-un rol principal, şi Premiul UCIN pentru Cea mai bună actriţă. În 2009, câştigă premiul special al juriului pentru Cea mai bună actriţă la Magna Graecia Film Festival pentru rolul Angela din pelicula „Mar Nero”. Pentru „talentul şi sensibilitatea artistică cu care interpretează”, este investită prin decret prezidenţial cu înalta distincţie „Meritul Cultural în Grad de Cavaler”, categoria Arta Spectacolului.