Nació en Cockermouth en 1771, tercera hija (de cinco) de un abogado. A los seis años murió su madre y se fue a vivir con una prima de esta en Halifax; a los quince, con sus abuelos en Penrith y, a los diecisiete, con un tío, párroco de Forncett, en Norfolk. Su hermano preferido, el poeta William Wordsworth, no estaba bien considerado en la familia, pero desde 1795 viviría con él, primero en Racedown (Dorset), luego en Alfoxden (Somerset) y en Grasmere (Cumbria). Tuvo asimismo una amistad constante con Samuel Coleridge, que, pese a estar casado, se enamoró de ella. Participó vivamente en las creaciones de ambos poetas, figuras señeras del grupo de los Lagos y del Romanticismo inglés, y también escribió poesía, aunque nunca la publicó. Sus Diarios compuestos en Axolden (1798) y Grasmere (1800-1803) no vieron la luz hasta 1897. Dorothy sobrevivió a su hermano y murió, aquejada de una enfermedad mental, en Rydal Mount en 1855.