Народилась 4 жовтня 1563 року у Дрездені. Була десятою дитиною та четвертою донькою в родині правлячого курфюрста Саксонії Августа та його першої дружини Анни Данської, дочки короля Крістіана III. Мала старших сестер Єлизавету та Марію й братів Александра та Крістіана. Інші діти померли в ранньому віці до її народження. Сімейство згодом поповнилося п'ятьма молодшими дітьми, з яких вижила лише менша сестра Анна.
У 21 року Доротея взяла шлюб із 20-річним спадкоємним принцом Брауншвейг-Люнебурга та Брауншвейг-Вольфенбюттеля Генріхом Юлієм, старшим сином правлячого герцога Юлія. Наречений до цього обіймав церковні посади, але залишив їх заради шлюбу. Весілля відбулося 26 вересня 1585 у Вольфенбюттелі. За кілька днів матір Доротеї, яка важко хворіла, пішла з життя. Принцеса після цього була дуже засмучена.
Наступного року вона завагітніла і у лютому 1587 народила доньку, Доротею Ядвіґу (1587—1609), що згодом вийшла заміж за князя Ангальт-Цербста Рудольфа.
Після пологів Доротея померла. Похована в Марієнкірхе Вольфенбюттеля.[1]
Генріх Юлій у 1589 році став правлячим герцогом, а наступного року оженився із данською принцесою Єлизаветою. Його правління стало відомим кульмінацією полювання на відьом.[2]