Jej ojciec, Maurice Costello, był sławnym aktorem kina niemego. Dolores zadebiutowała wraz ze swą siostrą Helene w 1909 roku w "Śnie nocy letniej". Wystąpiła także w sztuce "George White's Scandals". W 1926 została jedną z  WAMPAS Baby Stars. W tym samym roku wystąpiła w filmie "Bestia morska", w którym partnerował jej John Barrymore. Dwa lata później para była już po ślubie. Mieli dwoje dzieci. Małżeństwo przetrwało zaledwie 7 lat. Kiedy zaczęto kręcić filmy dźwiękowe Dolores nie występowała. Zajmowała się w tym czasie swymi dziećmi. W połowie lat 30. znowu zaczęła grać w filmach, zazwyczaj wysokobudżetowych. Po roli w "To jest armia" odeszła na emeryturę i zamieszkała samotnie na ranczu w Kalifornii. Zmarła na odmę płucną w wieku 75 lat.