Hija de una familia de Nueva Jersey, la carrera de Dorothy empezó como cantante y bailarina en Broadway. También se convirtió en modelo de un artista llamado Harrison Fisher quien convirtió su imagen en una de las más lucrativas.
En 1911 hizo sus primeras incursiones en el cine como extra y actriz de reparto hasta que consiguió un papel protagonista en Miss Masquerader. Desde entonces, Dorothy Gibson triunfó como actriz de comedias aunque también tuvo éxito en otros géneros.
Un año después, Dorothy se marchó a Europa con su madre para pasar unas vacaciones en Italia y regresó a los EEUU a bordo del Titanic. Ambas pudieron subir al primer bote salvavidas. Un mes después, protagonizaba Saved from the Titanic, una película en la que narró su propia experiencia en la catástrofe y que fue todo un éxito.
Dorothy continuó triunfando en el mundo del cine aunque antes de que terminara el año 1912 se retiró para dedicarse exclusivamente a la canción. En 1915 triunfaba en el Metropolitan Opera House con la ópera Madame Sans-Gêne.
Años después, con el auge del nazismo, se declaró defensora de las ideas de Hitler y fue detenida por agitadora fascista cuando se encontraba en Milán. Dos años después, en 1946, fallecía en el Hotel Ritz de París.