Народилася 3 січня 1897 року в Сан-Франциско, в сім'ї Дженеттер і Луї Арзнерів. Виросла в Лос-Анджелесі, де її батькові належав ресторан, відвідуваний багатьма голлівудськими знаменитостями. Після закінчення середньої школи вступила до Університету Південної Каліфорнії, де два роки вивчала медицину. Під час Першої світової війни залишила навчання, щоб працювати за кордоном медсестрою. Після закінчення війни не продовжила навчання і, після візиту в кіностудію, вирішила почати кар'єру там.
Протягом шести місяців після знайомства з Вільямом Деміллем, головним директором Famous Players-Lasky Corporation, материнської компанії Paramount, Арзнер стала редакторкою у дочірній компанії Paramount, Realart Studio, де змонтувала 52 фільми. У 1922 році її відкликали до Paramount для монтажу фільму Рудольфа Валентино «Кров і пісок» (1922). Робота Арзнер над «Кров і пісок» привернула увагу режисера Джеймса Круза, який пізніше запросив її як сценаристку та редакторку для низки своїх фільмів. За словами Арзнер, Круз розповідав людям, що вона «його права рука». Зрештою вона написала сценарій знімання та відредагувала «Старі броненосці» Круза (1926).
Завдяки своїй роботі з Крузом, Арзнер отримала значні важелі впливу і пригрозила залишити Paramount до Колумбії, якщо їй не дадуть картину для режисури. Коли вона сказала, що йде, керівник нью-йоркської студії Paramount Волт Вангер запропонував Арзнер роботу в сценарному відділі та обговорити питання режисури колись у майбутньому. Дороті відповіла: «Ні, якщо я не зможу бути на знімальному майданчику за два тижні з фільмом категорії А. Я краще зроблю картину для невеликої компанії й піду по-своєму, ніж фільм категорії Б для Paramount». Тоді Вангер запропонував їй зняти комедію за п’єсою «Найкраще одягнена жінка в Парижі», яка пізніше отримає назву «Мода для жінок» (1927), перший фільм Дороті Арзнер.
До «Моди для жінок» не була режисеркою. У фільмі зіграла Естер Ралстон, стрічка отримала комерційний успіх. Успіх Арзнер призвів до того, що Paramount найняла її як режисерку ще трьох німих фільмів: «Десять сучасних заповідей» (1927), «Знайди свого чоловіка» (1927) і «Коктейль Манхеттену» (1928), після чого їй довірили зняти перший фільм зі звуком студії «Шалена вечірка» (1929), рімейк німого фільму, який сама Арзнер змонтувала.
