Hija de madre brasileña y padre búlgaro, Dilma se crio en el seno de una familia de clase media alta y se instruyó en un colegio público. Mientras estudiaba en el colegio secundario, tuvo lugar el Golpe de Estado de 1964. Desde aquel momento comenzó a militar en el movimiento de resistencia contra la dictadura militar. En 1964, siendo estudiante de secundaria, comenzó a militar políticamente en la Organización Revolucionaria Marxista Política Obrera (POLOP) "Política Operária" (Política Obrera, en español). Más adelante formó parte de la organización guerrillera COLINA, reorganizada más adelante como VAR Palmares, que fue uno de los grupos armados más grandes formados contra el régimen militar. Detenida en 1970, un tribunal militar la torturó y luego condenó, permaneciendo presa durante tres años.