Dorothy Levitt nait à Londres dans un milieu de revendeurs de thé et de joailliers. D’après ses écrits, elle a une enfance très sportive.
Elle est d’abord secrétaire chez Napier, une marque qui s’oriente alors vers la fabrication de moteurs puis de voitures complètes. Elle se fait repérer par Francis Selwyn-Edge, pilote automobile et vendeur des voitures de la marque. Dorothy Levitt part se former chez Clément-Bayard, à Levallois-Perret. A son retour, elle participe à des courses et des concours de vitesse. En 1903, elle est la deuxième femme (la première anglaise) à participer à une course automobile.
Pionnière de la cause féminine, elle apprend notamment la conduite à la reine Alexandra de Danemark, ainsi qu’à plusieurs femmes de noblesse anglaise. En 1909, parait son livre « The Woman and the car », sous-titré « petit manuel pour toutes les femmes qui conduisent ou veulent conduire ». Elle y donne des conseils pratiques et de réparations, accompagnés de photos.
La même année, elle se tourne vers l’aviation. Elle s’inscrit à l’école de pilotage de la Société Antoinette à Mourmelon en compagnie de Marie Marvingt et de Raymonde de Laroche. Elle a Hubert Latham pour professeur de pilotage. Elle devient ensuite membre de l’Aéro-Club du Royaume-Uni en janvier 1910 et donne une conférence au restaurant Criterion à Londres le 3 mars 1910 à propos de son apprentissage de vol.
Dorothy Levitt disparait ensuite totalement de la vie publique et meurt à l’âge de 40 ans en 1922.