Nascuda en una família de classe mitjana alta a Belo Horizonte, de pare búlgar i mare brasileira. Dilma es va interessar pel socialisme en la seva joventut, després del cop d'estat de 1964. Aviat es va unir a organitzacions que van lluitar contra la dictadura militar. Les seves activitats en aquestes organitzacions són considerades objecte de polèmica, encara que ella declari no haver participat mai en la lluita armada. Després de ser capturada per les forces de la repressió, va passar gairebé tres anys en la presó, entre 1970 i 1972, període en el qual afirma haver estat «brutalment torturada».