Dorthe Kollo blev født på Frederiksberg i København i 1947 som Dorthe Larsen. Som otte-årig flyttede familien til Århus, hvor moderen drev frisørsalonen ”New Look” på Åboulevarden. Dorthe Kollo hjalp til i salonen og troede også selv i mange år, at hun skulle være frisør, men en sangkonkurrence i Århus Hallens restaurant, Tarantella i 1956 ændrede på dette. Dorthe Kollo var egentlig for ung til at deltage, men pladeselskabet, der havde udskrevet konkurrencen, blev så indtaget i den lille pige, at hun samme år kunne indspille sin første single ”Min piphans”.
I 1960 fik hun sit egentlige gennembrud og blev kendt som Lille Dorthe med hittet ”Åh, det er søndag” og i 1964 slog hun igennem ved Deutsche Schlager-Festspiele i Baden-Baden med sangen "Junger Mann mit roten Rosen". Det skulle blive starten til en lang karriere i det tyske som "Die Dorthe aus Dänemark" og det blev også her, hun mødte sin daværende mand, den tyske operasanger René Kollo, der skulle give hende sit kunstnernavn.
I årene 1994 – 2000 boede Dorthe Kollo i USA, hvor hun var gift med den nu afdøde århusianske filmproducent Just Betzer. I dag bor hun i Bremen med skibsreder Heiner Dettmer. Hun synger over 100 koncerter om året i både Danmark og Tyskland, og i fritiden løber hun, styrketræner, spiller golf og har genoptaget en gammel interesse for flyvning i egen maskine. Hun er mor til døtrene Jil og Nathalie og bedstemor til Marlon.