Dorothea Klumpke nació en 1861, en San Francisco. Estudió en la Universidad de París, se licenció en 1886 y se doctoró en 1893.
En 1887 ocupó un puesto en el Observatorio de París. Su trabajo consistió en medir posiciones estelares, procesar astrofotografías, estudiar espectros estelares y meteoritos.
En 1886 Sir David Gill propuso un atlas de los cielos, trataba de crear un atlas de todas las estrellas. El director de este observatorio decidió dividir este plan en dos grandes tareas: la Carte du Ciel (Mapa del Cielo) y el Astrographic Catalogue. Después de que el Congreso Internacional de Astrónomos aprobara el proyecto, en 1887, participaron veinte observatorios. El primer objetivo, el más ambicioso, el de crear la Carte du Ciel, no se cumplió. En cuanto al segundo, consiguieron hacer el catálogo de posiciones y magnitudes, llegaron hasta la magnitud 11 y el programa se completó durante la primera parte del siglo XX.
En este gran proyecto, Dorothea Klumpke se encargó de determinar las posiciones de las estrellas partiendo de placas fotográficas y también contribuyó a traducir varios documentos escritos en otras lenguas distintas al francés para los registros oficiales.
El Observatorio de París creó la Agencia de Medidas, que ella misma dirigió hasta 1901. La cantidad de trabajo era inmensa y absorbió el tiempo de Dorothea casi al completo. En 1889, su gran trabajo tuvo recompensa: la Sociedad Astronómica de Francia le otorgó el Prix des Dames, y en 1893, entró en la Academia de Ciencias de Francia. Ambos reconocimientos se otorgaron por primera vez a una mujer.
Junto a su marido Isaac Roberts también astrónomo, creó un atlas fotográfico de las 52 regiones nebulosas de Herschel.
Tras la muerte de su marido, ella se encargó de terminarlo antes de regresar de nuevo a París. Una vez allí, volvió a su trabajo en el observatorio y durante 25 años, procesó las placas y las notas que había dejado. En 1929, publicó The Isaac Roberts Atlas of 52 Regions, a Guide to William Herschel’s Fields of Nebulosity. En 1932, recibió el Premio Hèléne-Paul Helbronner de la Academia de Ciencias de Francia por esta publicación.
Asimismo, se creó el Premio Dorothea Klumpke-Roberts de la Sociedad Astronómica del Pacífico. En 1934, fue elegida Dama de la Legión de Honor, y tras recibir el premio, se mudó junto con su hermana Anna a San Francisco, donde pasó sus últimos años.
Los asteroides (339) Dorothea y (1040) Klumpkea, bautizados en su honor, son la prueba fehaciente de que el trabajo de la estadounidense fue muy importante en la astronomía.
