En 1912, elle et sa soeur aînée,
Lillian Gish, sont présentées par leur amie d'enfance,
Mary Pickford, au réalisateur D.W. Griffith. Commence avec lui une collaboration, dès cette année 1912. Durant la période du cinéma muet, Dorothy Gish tourne de nombreux films, notamment avec sa soeur, jusqu'à un dernier film muet en 1927. Elle met alors quasiment un terme à sa carrière au cinéma, hormis un premier film parlant en 1930 (Wolves, avec
Charles Laughton), et seulement quatre autres ensuite (un ultime en 1963).
Il est vrai qu'elle se consacrera beaucoup au théâtre. En particulier, elle jouera dans dix-huit pièces produites à Broadway, la première fois en 1928 (Young Love, mise en scène par
George Cukor), la dernière fois en 1950.
Elle apparaîtra également à la télévision, entre 1951 et 1960, dans quelques séries, et un téléfilm (Harvey de James Sheldon, en 1953, avec
Ed Begley et
James Dean).
Une étoile lui est consacrée sur le Walk of Fame d'Hollywood.