Dorothea Spilger studierte an der Hochschule für Musik und Theater München bei Fenna Kügel-Seifried.

Bereits während des Studiums debütierte sie an der Opéra National de Lyon. Wichtige Gastengagements führten sie u. a. an das Gärtnerplatztheater München, Nationaltheater Prag, die Danish National Opera, zu den Tiroler Festspielen Erl, zum Wexford Opera Festival sowie an die Mailänder Scala, wo sie als Hänsel (Hänsel und Gretel) und unter Fabio Luisi im Weihnachtsoratorium zu hören war.

Nach Stationen am Theater Erfurt und dem Staatstheater Braunschweig wurde sie zur Spielzeit 2022/2023 Ensemblemitglied am Badischen Staatstheater Karlsruhe. Dort feierte sie Erfolge in Partien wie Carmen, Amneris (Aida) und Fremde Fürstin (Rusalka). Ihr Repertoire umfasst zudem Rollen wie Dorabella (Così fan tutte), Sesto (La clemenza di Tito) und Fenena (Nabucco). In der aktuellen Spielzeit debütierte sie als Ortrud (Lohengrin) in Karlsruhe sowie als Principessa Eboli (Don Carlo) am Pfalztheater Kaiserslautern und an der Finnischen Nationaloper Helsinki.

Dorothea Spilger ist Preisträgerin des Johannes-Brahms- und des Antonín-Dvořák-Wettbewerbs.