Дороти Бёрр с её группой греческих рабочих на раскопках Афинской агоры, 1933 годТомпсон происходила из видной семьи Филадельфии; её отцом был адвокат Charles Henry BurrВ начале своей жизни Томпсон изучала классическую древность, посещая Miss Hill"s School в столице штата Пенсильвания и Латинскую школу в Филадельфии.
Она начала изучать латинский язык в возрасте 9 лет и древний греческий язык в возрасте 12.
В возрасте 13, она приняла участие в большой поездке по Европе, посещая музеи и монументы Старого континента.
В 1919 году она начала свою учёбу в Брин-Мор-колледже, где училась у Rhys Carpenter и Mary Hamilton Swindler.
Она окончила колледж с summa cum laude — «с наибольшим почётом» в 1923 году, стала первым выпускником по специальности Греческая археология, и была награждена стипендией.
Она использовала стипендию, чтобы учиться в Американской школе классических исследований в Афинах (American School of Classical Studies at Athens), работала на раскопках с Блеген, Карл в Флиусе и Hetty Goldman в Эфтресисе.
В 1925 году Томпсон открыла Толос (гробницу), которая оказалась местом захоронения короля и королевы Мидеи ().
Она завершила свою кандидатскую (Ph. D.) в Брин-Мор-колледже в 1931 году.
Это повлекло за собой исследование 117 эллинистических терракотовых фигур из Мирины () в Музее изящных искусств Бостона.
В следующем году она была назначена первой женщиной сотрудником на раскопках Афинской агоры.Здесь помощником директора полевых работ был канадский археолог Гомер Томпсон, за которого она вышла замуж в 1934 году.Гомер Томпсон принял должность куратора античной коллекции в Королевском музее Онтарио и стал доцентом в области изобразительных искусств в Торонтском университете.
В 1936 году, Бёрр Томпсон обнаружила сад храма Гефеста на Афинской агоре.
В 1946 году её муж возглавид кафедру в Институте перспективных исследований в Принстоне (Нью-Джерси), а Бёрр Томпсон исполняла обязанности директора Королевского музея Онтарио, пока она не переехала в Принстон в следующем году.
В Принстоне она продолжала публиковать свои работы и проводить свои исследования.
В 1987 году она была награждена Золотой медалью Археологического института США за выдающиеся исследования.Дороти Бёрр Томпсон умерла в городке Hightstown, (Нью-Джерси) и похоронена на кладбище West Laurel Hill Cemetery.