Dorothea Köhler studierte zunächst an der halleschen Martin-Luther-Universität Musikerziehung, wurde 1964 Chorinspektor des Stadtsingechores zu Halle und war von 1968-1990 Chordirektor dieses ältesten Knabenchores im mitteldeutschen Raum. Unter ihrer Leitung gelang der Wiederaufbau des Ensembles zu einem international gefragten Konzert- und Oratorienchor.

In den siebziger Jahren absolvierte Dorothea Köhler an der Musikhochschule Leipzig ein Kapellmeisterstudium, das sie 1977 als Orchesterdirigent abschloss.

1990 gründete sie das Chorstudio cantamus in Halle/Saale mit dem Männerchor bouquet vocalis Halle und dem kammerchor cantamus halle. Ihrer künstlerischen Reputation war es zu verdanken, dass die beiden Ensembles des Chorstudios schon kurz nach ihrer Gründung zu bedeutenden Konzerten und ihrer ersten CD-Produktion herangezogen wurden.

Dorothea Köhler ist Trägerin des Händelpreises.