1995 : Entre à l’École de Danse de l’Opéra national de Paris.
2000 : Est engagée dans le Corps de Ballet.
2002 : Promue «Coryphée».
2003 : Promue «Sujet».
Reçoit le Prix AROP de la Danse.
2004 : Reçoit le prix du Cercle Carpeaux.
2005 : Promue «Première Danseuse».
2006 : Reçoit le prix Léonide-Massine (Positano/Italie) et le prix Ballet 2000 (Cannes).
2022 : Reçoit le prix de la Meilleure Interprète chorégraphique du Syndicat professionnel de la Critique théâtre, musique et danse.
Dorothée Gilbert est nommée «Danseuse Étoile» le 19 novembre 2007 à l'issue de la représentation du ballet Casse-Noisette (Rudolf Noureev), où elle interprète pour la première fois le rôle de Clara.
Dans le cadre des tournées officielles de la Compagnie, Dorothée Gilbert se produit notamment en Australie (Brisbane), aux États-Unis (San Francisco, Los Angeles), au Brésil (Rio de Janeiro, São Paulo, Brasilia), en Chine (Pékin, Shanghai), en Russie (Moscou, Novossibirsk), au Japon (Tokyo), en Espagne (Madrid) et aux Émirats Arabes Unis (Abou Dhabi).
Dorothée Gilbert est commandeur dans l’ordre des Arts et des Lettres.