Hertuginne Dorothea overlevde sin mann med 12 år. Hun døde den 5. juli 1639 på sitt enkesete Gammelgård på Als. Hun ble begravet i hertug Alexanders kapel på Sønderborg slott. På kisten leses: Dorothea Herzogin zv Slesw. Holstein Storm. v. Ditmars. Gräfin zv Oldenb. v. Delmenhorst, gestorb. 5. Ivli 1639.