La duchessa esercitò grande influenza sulla politica del marito, prendendo regolarmente parte alle sedute del consiglio privato, l'organo di governo del ducato; donna di grande cultura, promosse la corte quale centro culturale della Turingia e fu una convinta sostenitrice dell'Illuminismo, mantenendo rapporti epistolari con Voltaire, Denis Diderot e Jean-Jacques Rousseau.
Voltaire accolse il suo invito a recarsi a Gotha, soggiornandovi dal 15 aprile al 25 maggio del 1753, descrivendo in seguito in modo esuberante la sua ospitalità e la sua corte: "Nel castello di Gotha gli uomini coltivano nella pace la virtù"[senza fonte], "Ai miei occhi non vi è nulla di più bello della sua corte...non l'avrei mai dovuta abbandonare"[senza fonte], "Sono stato nel Tempio delle Grazie, della Ragione, dell'Intelletto, della Beneficenza e della Pace"[senza fonte]. Il filosofo definì poi la duchessa "la migliore principessa della terra"[senza fonte] ed "una Minerva tedesca"[senza fonte].
La duchessa eresse un monumento confacente ai suoi gusti francofili, con la sistemazione dell'Orangerie di Gotha, seguendo il modello francese. Nel 1747, i duchi incaricarono l'architetto di WeimarGottfried Heinrich Krohne dello sviluppo del progetto e della costruzione dell'Orangerie. Tuttavia, a causa dei lunghi tempi di costruzione (condizionati ad esempio dai ritardi verificatisi durante la Guerra dei sette anni), la duchessa non riuscì a vivere abbastanza per vedere il completamento del giardino.
Secondo il suo desiderio, venne sepolta nella Gothaer Stadtkirche St. Margarethen vicino al Nuovo Mercato. Un monumento sepolcrale, da lei voluto, di cui avrebbe dovuto occuparsi dapprima lo scultore francese Jean-Antoine Houdon, ed in seguito lo scultore di corte Friedrich Wilhelm Eugen Döll, non fu mai realizzato. La lastra della sua tomba scomparve in seguito e oggi non è più conosciuto il luogo esatto dove era collocata la sepoltura nella chiesa.
Gli oltre 3500 tomi, della sua biblioteca privata sono conservati nella Forschungsbibliothek di Gotha.
Da lei prese il nome Luisenthal, un centro situato 20 km a sud di Gotha nel quale il duca suo marito aveva acquistato una fucina nel 1753.
La figura della duchessa è stata ricordata in diverse manifestazioni della città di Gotha: nel secondo "Festival barocco" della città, nel 2002, era stato proiettato il film storico Vive la joie!, di cui Luisa Dorotea era uno dei personaggi principali, mentre nell'edizione del 2009, tenutosi nell'ex residenza ducale di Gotha, degli attori hanno interpretato Federico II e Luisa Dorotea, ricreando la corte dell'epoca, con parate, udienze, un'uscita nella città e una passeggiata nell'Orangerie; nell'agosto del 2010 la città, in occasione del trecentesimo anniversario della sua nascita, le ha dedicato una mostra nella zona storica della ex residenza.
Briefwechsel mit König Friedrich II. von Preußen = Correspondance de Frédéric avec la Duchesse Louise-Dorothée de Saxe-Gotha, in: Oeuvres complètes de Frédéric le Grand. Hrsg. von Johann David Erdmann Preuß, Berlin 1846–56, Bd. 18 (= Correspondance, Bd. 3), S. 163-256.
Raschke, Bärbel: Der Briefwechsel zwischen Luise Dorothée von Sachsen-Gotha und Voltaire 1751-1767, Leipzig 1998
Dies.: Der Briefwechsel zwischen Luise Dorothea von Sachsen-Gotha-Altenburg und Friederike von Montmartin 1751-1752, Gotha 2009
Schumann: Luise Dorothea. In: Allgemeine Deutsche Biographie (ADB). Band 19. Duncker & Humblot, Leipzig 1884, S. 625–629.