Terzogenita di Giovanni Battista e Angela Frassinetti, rimase precocemente orfana di madre ed iniziò a dedicarsi ancora bambina alla cura della famiglia: ricevette la sua educazione in casa, dal fratello maggiore Giuseppe, poi sacerdote nella parrocchia di San Pietro di Quinto, che poi seguirà nelle parrocchie dove egli verrà inviato a svolgere il suo servizio pastorale.
Presto inizia a progettare di fondare un istituto religioso e, il 12 agosto 1834, nel santuario di San Martino in Albaro, pronuncia i voti insieme a sette compagne: la Congregazione delle suore di Santa Dorotea, dedita all’educazione della gioventù, si diffonde rapidamente anche all’estero (fondò case anche in Portogallo e Brasile).
Nel 1841 si trasferì a Roma, dove nel 1844 papa Gregorio XVI le affidò la direzione del Conservatorio di Santa Maria del Rifugio, presso Sant’Onofrio al Gianicolo meglio noto come Conservatorio Torlonia.
Beatificata da papa Pio XI l’8 giugno 1930, è stata canonizzata da Giovanni Paolo II l’11 marzo 1984: è pertanto venerata come santa dalla Chiesa cattolica che ne celebra la memoria l’11 giugno.
Il suo corpo incorrotto è visibile sotto l’altare della Cappella delle Dorotee in via Salita Sant’Onofrio n. 38 – Roma.