Elle a tenu le premier rôle de films de Hollywood pendant le cinéma muet et elle fut une actrice très populaire au Mexique.
Dolores del Río était la cousine de l'acteur
Ramón Novarro. Sa riche famille a perdu tous ses biens pendant la révolution mexicaine. Un désir de reconstituer son style de vie confortable l'a conduite à suivre une carrière en tant qu'actrice. En 1921 à 16 ans, elle épouse Jaime Martinez del Río, le couple émigre aux États-Unis. Le mariage a fini par un divorce mais Dolorés del Río a conservé son nom d'épouse pour poursuivre une carrière en tant qu'actrice.
Elle est admirée en tant qu'une des femmes les plus belles sur l'écran, et sa carrière s'est épanouie jusqu'à la fin de l'époque du muet. En 1930, elle a épousé Cedric Gibbons, un des principaux directeurs artistiques de la Metro-Goldwyn-Mayer. Avec l'arrivée des films parlants, elle a été reléguée à tenir des rôles exotiques sans importance. Elle divorce de Cedric Gibbons en 1941, et entame une relation avec
Orson Welles, de dix ans son cadet, qui est tombé amoureux d'elle. Elle a collaboré avec Orson Welles.
Elle revient au Mexique en 1942 et commence à tourner en espagnol, ce qui lui apporte un grand succès au Mexique et en Amérique centrale au cours des vingt années suivantes.
Elle est morte d'une affection hépatique à l'âge de 77 ans à Newport Beach, en Californie, et a été enterrée à Mexico au Mexique.