Dorothy Crowfoot nacque al Cairo, dove suo padre lavorava come archeologo; da ragazza lavorò con i genitori negli scavi di una chiesa bizantina in Transgiordania.
Laureatasi in chimica nel 1932 ad Oxford, al Somerville College, fu fra i pionieri dell'utilizzazione dei raggi X per la determinazione della struttura molecolare. Sicuramente una donna di grandi capacità, perfino Watson la riconosce come "la miglior cristallografa inglese".
Iniziò il suo lavoro determinando la struttura atomica di sali semplici ma in seguito applicò il suo metodo allo studio di molecole più complesse. Fino ad arrivare allo studio dell'attività molecolare biologica, delle proteine, della struttura dell'insulina, dell'emoglobina e dei virus, nonostante che sul lavoro, soprattutto nei primi anni, incontrasse molte difficoltà perché era esclusa da una serie di occasioni di incontro tra ricercatori essendo donna.

Nel 1934 studiò e fotografò ai raggi X l'insulina, negli anni '40 riuscì a determinare la struttura chimica della penicillina, premessa necessaria per attuare la sintesi di antibiotici, nel 1955 individuò, in collaborazione con Kenneth Trueblood e con P. Galen Lenhert, che lavoravano negli Stati Uniti la struttura della cyanocobalammina, comunemente nota come vitamina B-12.
Divenne membro della Royal Society nel 1947 e nel 1958 dell'American Academy of Arts and Sciences. Nel 1964 le fu assegnato il premio Nobel per la Chimica per le sue ricerche sulla vitamina B-12 e in genere per il suo lavoro nella determinazione della struttura di composti biochimici di primaria importanza.
L'anno seguente la regina Elisabetta II la nominò membro dell'Order of Merit, la più alta onorificenza inglese: solo un'altra donna l'aveva ottenuta, Florence Nightingale. Fu, con i suoi collaboratori, una pioniera dell'utilizzazione del calcolatore, e fu il primo impiego di un computer in biochimica.
Oltre che per il suo lavoro di scienziata si è prodigata per la causa della pace e del disarmo, visitando molti paesi del cosiddetto Terzo mondo, mossa da spirito di pace e fratellanza tra i popoli; e per questa sua attività ottenne il Premio Lenin per la pace nel 1987 e fu membro dell'Accademia delle Scienze dell'Urss; e per questo le fu impedito a lungo l'accesso negli Usa.
Nonostante la sua intensa attività di scienziata si dedicò molto anche alla famiglia, ebbe tre figli, ma considerò molti giovani ricercatori di tutto il mondo come facenti parte di una sua vasta famiglia tanto che, nel 1970, eletta nel consiglio direttivo dell'Università di Bristol, organizzò due istituzioni per favorire il diritto allo studio degli studenti provenienti dai paesi africani e asiatici: la Hodgkin Scholarship e la Hodgkin House, dal nome di suo marito, medico specializzato in malattie tropicali.