Finalmente le llegó el éxito en Broadway –su primera actuación fue supliendo a Martha Scott en Our Town, y posteriormente trabajó en la comedia Claudia.
Esta primera actuación en la gran pantalla tuvo buena aceptación, tanto por el público como por la crítica, y motivó no solo una secuela, Claudia and David (ambas junto con Robert Young), sino también otros varios papeles.
Su versatilidad le facilitó trabajar tanto en tensos melodramas, tales como The Spiral Staircase (La escalera de caracol) y Make Haste to Live (Pasado tenebroso), como en comedias alegres, tales como Mother Didn't Tell Me y Mister 880 (El caso 880).
Otras películas notables incluyen Three Coins in the Fountain (Creemos en el amor), Friendly Persuasion (La gran prueba), Old Yeller (Fiel amigo), Swiss Family Robinson y The Greatest Story Ever Told.
Dorothy McGuire falleció por una enfermedad cardíaca en Santa Mónica, California, en 2001, a los 85 años de edad.