Доротея фон Шварцбург-Зондерсхаузен (на немски: Dorothea von Schwarzburg-Sondershausen; на датски: Dorothea af Schwarzburg-Sondershausen; * 23 август 1579, Зондерсхаузен; † 25 юли 1639, Зондерсхаузен) е немска благородничка, графиня от Шварцбург-Зондерсхаузен и чрез женитба херцогиня на Шлезвиг-Холщайн-Зондербург (1622 – 1627).
Тя е дъщеря на граф Йохан Гюнтер I фон Шварцбург-Зондерсхаузен (1532 – 1586) и съпругата му графиня Анна фон Олденбург (1539 – 1579), дъщеря на граф Антон I фон Олденбург и принцеса София фон Саксония-Лауенбург-Ратцебург.[1]
Доротея се омъжва на 26 ноември 1604 г. в Олденбург за херцог Александер фон Шлезвиг-Холщайн-Зондербург (* 20 януари 1573; † 13 май 1627).[2] Той е третият син на херцог син на херцог Йохан фон Шлезвиг-Холщайн-Зондербург (1545 – 1622) и първата му съпруга херцогиня Елизабет фон Брауншвайг-Грубенхаген (1550 – 1586). Баща му е третият син на датския крал Кристиан III.[3] Той умира на 13 март 1627 г. на 54 години.
Тя умира на 5 юли 1639 г. в Зондерсхаузен на 59 години.
Доротея и херцог Александер фон Шлезвиг-Холщайн-Зондербург имат 10 деца:[4]