Болгарская актриса Доротея Тончева родилась в 1946 году в поселке Спасово (по другим данным – в городе Силистра) в семье болгарского дипломата и русской аристократки. Любовь к театру с малых лет унаследовала от своей бабушки, которая участвовала в любительских постановках. После школы, поддавшись уговорам отца, поступила в Софийский университет, где должна была изучать тюркологию. Однако вскоре всё же перевелась в Высший институт театрального искусства (ныне – Национальная академия театрального и киноискусства имени Крыстё Сарафова), который и окончила в 1969 году.
Дебютировала в кино еще будучи студенткой, а после института стала совмещать съемки в кино с работой в театре. Активно сниматься перестала с конца 1980-х годов. С 1997 по 2007 год занимала должность директора Софийского театра.
Доротея Тончева замужем за известным болгарским драматургом и писателем Стефаном Цаневым. У них четверо детей.