En los comienzos de su carrera, Malone representó muchos papeles que tenían que ver con películas de un nivel no tan artístico, siendo éstas westerns, considerados como films de serie B; ello a pesar de que Dorothy había tenido la oportunidad de desempeñar pequeños roles que fueron memorables, como la vendedora con gafas en una tienda de libros raros, en la película «El sueño eterno» dirigida por Howard Hawks (1946).
Antes de llegar a ser una estrella rodó películas de serie B y trabajó también para Richard Quine («La casa Nº 322»,1954), Don Siegel («Private Hell 36» (1954) y Franck Tashlin («Artistas y modelos», 1955). Cambió de registro con «Más allá de las lágrimas» (Walsh, 1955). En 1956, Malone se transformó en una rubia platinada y revirtió su imagen de muchacha buena para co-protagonizar junto a Rock Hudson, Lauren Bacall, y Robert Stack, todos bajo la dirección de Douglas Sirk, el film melodramático «Escrito sobre el viento». Su papel le significó el hacerse acreedora al premio a la mejor actriz de reparto otorgado por la Academia de Hollywood. Volvería a trabajar a las órdenes de Douglas Sirk en «Ángeles sin brillo» en donde realizó papel co-protagónico como LaVerne Shumann, la chica que se juega la vida con sus acrobacias aéreas junto a Rock Hudson y Robert Stack.
Interpretó a la actriz Diana Barrymore en «Too Much Too Soon», con Errol Flynn (A. Napoleon, 1958), película cuyo fracaso la devolvió a los papeles rutinarios («El hombre de las mil caras», con James Cagney; «Brujo», con Henry Fonda y Richard Widmark.»El hombre de las pistolas de oro», Edward Dmytryk, 1959;, o «El último atardecer», con Rock Hudson (Robert Aldrich 1961, donde interpretó a una de sus mujeres más complejas -tenía que lidiar con su antiguo amante, que coqueteaba con la hija que ambos engendraron- fue el último gran western en el que cabalgó Dorothy Malone).
Malone se convirtió en una figura muy conocida al aceptar el papel principal en «Peyton Place» serie para televisión de la compañía de difusión americana ABC, desde 1964 a 1968 (conocida en el mundo hispanohablante como «La caldera del diablo»), como también al desempeñar un destacado rol en la serie de TV «Rich Man, Poor Man» («Hombre rico, hombre pobre»).
Por esos años se especializa en películas de serie B: «Abduction», J. Zito, 1975; «Golden Rendez-vous», A. Lazarus, 1977; «Winter Kills, W. Richert», 1979 o «Buena suerte Miss Wyckoff», Marvin J. Chomsky, 1979.). En 1986 rodó en España la película de terror «Descanse en piezas» a las órdenes de José Ramón Larraz. En esos años hace películas de serie B;» Un aspecto notable de sus dotes interpretativas lo puso de manifiesto en la pantalla grande al interpretar a la madre condenada por asesinar a su familia en «Instinto básico» (1992) junto a Michael Douglas y Sharon Stone.
Dorothy Malone estuvo casada y divorciada tres veces y tuvo dos hijas, Mimi y Diane, de su primera unión con el productor Jacques Bergerac (1959 – 1964). Sus siguientes matrimonios fueron con Robert Tomarkin (1969 – 1969) y Charles Huston Bell (1971 – 1974). La actriz falleció el 19 de enero a la edad de 92 años en Dallas, Texas.