Hun var datter av hoffembetsmann greve Christian Frederik von Holstein (1678–1747) og Bertha Scheel von Schack (1679–1727). Dorothea Sophie var kammerfrøken hos dronning Anna Sophie. Den 5. september 1743 giftet hun seg i Københavns slottskirke med Christian Conrad Danneskiold-Laurvig, senere greve av Larvik.