Dorotea nació en el castillo de Leutstetten, Starnberg, Baviera.
Era la quinta hija y cuarta mujer del príncipe Francisco María de Baviera y su esposa, la princesa Isabel Antonia de Croÿ.
Dorotea se casó con el archiduque Godofredo de Austria-Toscana, hijo mayor del archiduque Pedro Fernando de Austria-Toscana y su esposa la princesa María Cristina de Borbón-Dos Sicilias, el 2 de agosto de 1938 civil y religiosamente al día siguiente en Sárvár, Hungría.
Leopoldo Francisco y Marta se divorciaron en 1998, sin descendencia.
Erhard en Salzburg-Nonntal y al día siguiente se da la absolución en la iglesia parroquial de San Gilgen, seguido del entierro en el cementerio de la ciudad, donde descansa con su esposo y otros miembros de la Casa de Austria-Toscana.