Дороти Фэй Данауэй (Dorothy Faye Dunaway) родилась 14 января 1941 года в Бэскоме, штат Флорида, в семье унтер-офицера Джона Макдауэлла Данауэя и домохозяйки Грейс Эйприл. Её отец погиб в годы Второй мировой войны во время американской кампании в Европе.
Данауэй училась на театральном отделении Бостонского, а затем Флоридского университета. В 1962 году она вступила в труппу американского национального театра, с чего и началась её актёрская карьера. В том же году она дебютировала на Бродвее в постановке «Человек на все времена».