Tuvo un papel sobresaliente en la película Back Street (distribuida en español con el título La usurpadora, 1932), de John M. Stahl, con quien rodó además Magnificent Obsession (1935), basada en una novela.

Asimismo, sobresalió en Ana Vickers (1933), con Walter Huston; Este hombre es mío (1934) y Dos amores (1933).

Hizo Theodora Goes Wild (1936), con Melvyn Douglas, una historia romántica dirigida por Richard Boleslawski.

Durante su carrera recibió cinco nominaciones a los Premios Óscar, aunque nunca ganó ninguno.

En 1957, Dunne fue nombrada delegada de los Estados Unidos ante las Naciones Unidas por el presidente Dwight D. Eisenhower, en reconocimiento a sus obras de caridad y a su interés por la causa del Partido Republicano.