נולדה בשם מארי דיון ווריק באיסט אורנג' שבניו ג'רזי, ארצות הברית, למשפחה מוזיקלית. היא בת דודתה של הזמרת ויטני יוסטון (1963–2012). אמה סיסי יוסטון אף היא זמרת גוספל ונשמה נודעת. גם אחותה די די וורוויק , התפרסמה כזמרת נשמה. זמרת האופרה (סופרן) הנודעת, לאונטין פרייס, היא קרובה של וורוויק מצד אמה. משפחתה מצד אמה היוותה את הבסיס ללהקת הגוספל, "דרינקארד סינגרס" , שהצליחה בסוף שנות ה-50 והיוותה קרש קפיצה לעוד אמנים מצליחים ממשפחתה של וורוויק. כבר כילדה צעירה החלה וורוויק לשיר גוספל בכנסייה בניוארק ובגיל שש שרה סולו בפעם הראשונה. הופעות הטלוויזיה הראשונות שלה היו באמצע שנות ה-50 בתחנות טלוויזיה מקומיות בניו ג'רזי ובניו יורק והיא הופיעה בהן כחברה ב"דרינקארד סינגרס".
וורוויק גדלה בשכונת מעמד הביניים רב-גזעית. בראיון טלוויזיוני ב-2002 היא ציינה כי שכונת איסט אורנג' הייתה, פשוטו כמשמעו, "האומות המאוחדות" של השכונות והיו ברחוב שלה "כל לאום, כל אמונה וכל דת". וורוויק לא נפגשה בהיבטים קשים של חוסר סובלנות גזעית ושל אפליה עד אשר החלה להופיע כזמרת מקצועית ברחבי ארצות הברית. היא סיימה את לימודי התיכון שלה בבית הספר התיכון "איסט אורנג'" וקיבלה מלגה מוזיקלית בקולג' הארט למוזיקה שבהרטפורד, קונטיקט (בו גם קיבלה ב-1973 תואר דוקטור בחינוך מוזיקלי).
בעת שהייתה בתיכון הייתה וורוויק חלק מהרכב נשי שנקרא "הגוספלירס" (מאוחר יותר החליף ההרכב שם ל"Sweet Inspirations") שהופיע מדי פעם בתחרויות חובבים בתיאטרון אפולו שבהארלם. באחת ההופעות הללו נתבקשו במפתיע לשמש כלהקת רקע קולית להקלטה של הסקסופוניסט סם טיילור. הייתה זו התחלתה של קריירה ארוכה ומוצלחת להרכב זה כלהקת רקע נשית בהקלטות של אמנים רבים. באחת מההקלטות הללו, הקלטה של הדריפטרס לאלבום שיצא ב-1962, הבחין ברט בכרך בקולה הייחודי של וורוויק. בראיון במגזין טיים ב-1967 אמר בכרך: "הייתה לה עוצמה בלתי רגילה ובה בעת עדינות, בעת ששרה ברכות - כמו אונייה מיניאטורית בתוך בקבוק. מבחינה מוזיקלית היא לא שיחקה על "הצד הבטוח". איזה רגש שהייתי יכול לקבל! ואיזו מורכבות, בהשוואה לזמרות הפופ הרגילות". בכרך ביקש ממנה להקליט דמו של שיר שהיה מיועד ללהקת הבנות השירלס. כשנשיאת חברת "תקליטי ספטר" (Scepter Records), פלורנס גרינברג, שמעה את ההקלטה היא אמרה לבכרך: "שכח מהשיר, תשיג לי את הנערה".
התקופה בתקליטי ספטר (1962–1971).
וורוויק חתמה חוזים במקביל עם חברת ההפקה של בכרך ודייוויד ועם תקליטי ספטר. החוזה אפשר לבכרך חופש מוזיקלי בבחירת השירים ללא התערבות הנהלת חברת התקליטים. ב-1963 יצא לאור אלבום הבכורה של וורוויק, "Presenting Dionne Warwick".
הסינגל הראשון שהוציאה וורוויק היה, "Don't Make Me Over", שיצא לאור בתקליטי ספטר בנובמבר 1962. השיר הגיע למקום ה-21 בבילבורד הוט 100 ולמקום החמישי במצעד הרית'ם אנד בלוז. לאחר הצלחתו היחסית של הסינגל היא יצאה לסיבוב הופעות מוצלח בצרפת. היא שרה גם באולם האולימפיה והמבקרים הצרפתים קשרו לה כתרים כמו "הפנינה השחורה של פריז".
השיר "Anyone Who Had a Heart" היה הלהיט הראשון של וורוויק שהגיע ל-10 הראשונים בבילבורד הוט 100 (מקום שמיני) והיה גם להיט בינלאומי. היה זה בדצמבר 1963 ובאפריל 1964 הגיע להיטה הבא, "Walk On By" למעמד של להיט בינלאומי גדול (מקום שישי בארצות הברית ושמיני בבריטניה) ולמכירות של מיליון עותקים וביסס את מעמדה כזמרת מצליחה. במשך שנות ה-60 המשיכה וורוויק להוציא תקליטים רבים, 13 אריכי נגן בשנים 1963–1970, רובם בהפקתם של בכרך ודייוויד. שניים מהתקליטים הללו זכו למעמד של תקליט זהב. הראשון היה "Here Where There Is Love" (1966) שכלל את הלהיטים "What the World Needs Now Is Love", "I Just Don't Know What to Do with Myself" ואת שיר הנושא מהסרט "אלפי", אותו ביצעה וורוויק בטקס האוסקר בשנה שלפני כן. השני היה "Dionne Warwick in Valley of the Dolls" (1968) שכלל את הלהיטים "Do You Know the Way to San Jose" (זכה בפרס גראמי לביצוע הנשי הטוב ביותר במוזיקה הפופולרית ב-1969) ושיר הנושא לסרט "עמק הבובות" (מילים ולחן של דורי ואנדרה פרווין). תקליט זה הגיע למקום השישי במצעד מכירות האלבומים של בילבורד; דרוג שיא לאלבום של וורוויק בכל הקריירה שלה.
להיטים בולטים נוספים שהוציאה וורוויק בתקופה זו הם: "Reach Out for Me" (1964, מקום 20), "Message to Michael" (1966, מקום 8), "I Say a Little Prayer" (1967, מקום 4), "This Girl's in Love with You" (1969, מקום 7) ו"I'll Never Fall in Love Again" (1969, מקום 6).
בספטמבר 1969 הופיעה וורוויק ברשת הטלוויזיה CBS בתוכנית אישית מיוחדת (ספיישל) בה אירחה את ברט בכרך, ג'ורג' קירבי, גלן קמפבל וקרידנס קלירווטר רבייבל.
התקופה ב"האחים וורנר" (1972–1978).
ב-1971 עזבה וורוויק את תקליטי ספטר, בעלת האופי המשפחתי וחתמה על חוזה עם שלוחת התקליטים של חברת הענק, "האחים וורנר". היא קיבלה תמורת החתימה על החוזה סכום של 5 מיליון דולר, על פי מגזין הבידור וראייטי, היה זה החוזה היקר ביותר לזמרת עד אותה עת. התקופה בחברת התקליטים של האחים וורנר נחשבת כאחת הפחות מוצלחות בקריירה של וורוויק. עם זאת, ב-1974 היא הוציאה את הלהיט "Then Came You" בדואט עם להקת הרית'ם אנד בלוז, "The Spinners" והשיר הגיע למקום הראשון בבילבורד הוט 100. הייתה זו הפעם הראשונה בה וורוויק הגיעה לצמרת המצעד. בתקופה זו הוציאה וורוויק חמישה אלבומים אולם הם לא זכו להצלחה משמעותית.
התקופה ב"תקליטי אריסטה" (1979–1995).
עם המעבר לתקליטי אריסטה ב-1979 ולהיטה "I'll Never Love This Way Again" (מקום 5 בבילבורד הוט 100) נהנתה וורוויק מהצלחה מחודשת. מיד אחריו יצא האלבום, "Dionne" וזכה גם הוא להצלחה רבה (מקום 12 במצעד האלבומים של בילבורד ואלבום פלטינה). את התקליט ואת הלהיטים שבו הפיק בארי מנילו (Barry Manilow) שהיה חתום באותה עת באריסטה גם כאמן מבצע. להיט נוסף באלבום זה היה "Deja Vu" ששותף לכתיבתו היה אייזק הייז. שני השירים הללו זכו גם בפרסי גראמי ב-1980, "I'll Never Love This Way Again" זכה פרס לביצוע הנשי לשיר פופ ו"Deja Vu" זכה בפרס לביצוע הנשי לשיר רית'ם אנד בלוז. גם האלבום הבא שהוציאה וורוויק, ב-1980, "No Night So Long", ושיר הנושא שלו שצעד כלהיט, זכו להצלחה יחסית.
בינואר 1980 אירחה וורוויק תוכנית ספיישל בת שעתיים בטלוויזיה שנקראה "Solid Gold '79". מתכונת זו אומצה לתוכנית שבועית של שעה אחת בה אירחה וורוויק אמנים שונים וביצעה עימם דואטים של שיריה ושל שיריהם. התוכנית רצה בשנים 1980–1981 ולאחר הפסקה, רצה בשנים 1985–1986.
להיטה הבולט הבא היה "Heartbreaker" שיצא לאור בספטמבר 1982. הלהיט נכתב על ידי חברי הבי ג'יז, הגיע למקום העשירי בבילבורד הוט 100 והיה להיטה המצליח ביותר של וורוויק בשנות ה-80. בראיון מאוחר יותר הודתה וורוויק כי לא אהבה את השיר וכי הקליטה אותו רק מאחר שסמכה על שיפוטם של חברי הבי ג'יז כי יהיה זה להיט. וורוויק התייחסה לכך במילים: "בכיתי כל הדרך אל הבנק".
ב-1985 השתתפה וורוויק, יחד עם אמנים רבים נוספים, בהקלטת שני להיטים שנוצרו עבור צדקה; " We Are the World", למען קורבנות הבצורת באתיופיה, ו"That's What Friends Are For" למען המלחמה באיידס. במשך כל שנות ה-80 היא המשיכה להקליט, בהצלחה חלקית. חלק מהשירים באלבומיה שזכו להצלחה היו הקלטות דואטים עם אמנים ידועים כמו: לותר ואנדרוס (Luther Vandross), גלן ג'ונס (Glenn Jones), בארי מנילו, ג'פרי אוסבורן (Jeffrey Osborne), קאשיף (Kashif) והווארד יואיט (Howard Hewett).
ב-1991 הקליטה את השיר, "It's All Over", בדואט עם דיטר בוהלן מהצמד הגרמני מודרן טוקינג. השיר זכה להצלחה חלקית בגרמניה.
שנות ה-90 ועד היום.
החל משנות ה-90 זכתה וורוויק להצלחה מסחרית מועטה והיא הפחיתה את הקלטותיה והופעותיה. בשנות ה-90 היא הפנתה את רוב פעילותה לנושאים הקשורים בעל-טבעי והנחתה תוכנית טלוויזיה פופולרית שאירחה מדיומים. באוקטובר 2002 היא נבחרה להיות שגרירה של רצון טוב של ארגון המזון והחקלאות. ב-2006 הופיעה בהופעת אורח בתוכנית הבידור הטלוויזיונית הפופולרית אמריקן איידול, כשהיא מלווה בפסנתר על ידי דייוויד בכרך. באותה שנה חתמה על חוזה הקלטה עם "תקליטי קונקורד", חברה המתמחה באמני ג'אז. בעשור הראשון של המאה ה-21 הופיעה וורוויק מספר פעמים בקונצרטים למטרות צדקה וכאורחת בתוכניות טלוויזיה. בשנת 2011 השתתפה בעונת הVIP הרביעית של תוכנית המציאות "המתמחה", שם הודחה בשבוע הרביעי.
ב-19 במאי 2015 הופיעה בישראל בהיכל מנורה מבטחים.
בשנת 2018 שיחקה בסרט הפעולה "חמוש" לצד לאז אלונזו.
חיים אישיים.
ב-1966 נישאה וורוויק לשחקן והמתופף ויליאם דייוויד אליוט (1934–1983). הם התגרשו לאחר כשנה אך נישאו בשנית לאחר שלושה חודשים נוספים. נולדו להם שני בנים; דייוויד (1969) ודיימון (1973, כיום, מפיק מוזיקלי). ב-1975 התגרשו בשנית. מאז, נקשר שמה בנושא זוגיות עם הידוענים: טימי בראון (כוכב פוטבול), סשה דיסטל (זמר צרפתי), פיליפ מייקל תומאס (שחקן טלוויזיה וקולנוע), אדגר ברונפמן (הבן) (איש עסקים) וג'יאני רוסו (שחקן אמריקאי).
וורוויק שהתה בברזיל תקופות ארוכות החל משנות ה-60, עת ביקרה שם לראשונה, ועד 2005, אז שבה לארצות הברית לסעוד את אמה ואת אחותה במחלתן. היא מחזיקה גם באזרחות ברזילאית, דוברת פורטוגזית ואף הצהירה בראיון כי רצונה לחיות בברזיל בשנים שנותרו לה.
וורף