Dorothea wcześnie zainteresowała się książkami. Matka dbała o to, aby dzieci mogły uczyć się w domu pod opieką guwernantek o dobrej reputacji. Poszukiwała też szkół o odpowiednim poziomie, jednak Dorothea zapamiętała swoje rozczarowanie programem nauczania i narzucaniem obowiązku pamięciowego opanowywania materiału. Po skończeniu 13 roku życia ponownie uczyła się w domu, pod opieką matki i jej siostry, korzystając z książek z bibliotek London Institute i Crosby Hall (czytała m.in. w oryginale dzieła Euklidesa).
Gdy miała 16 lat rodzice wysłali ją, wraz ze starszymi siostrami, do paryskiej szkoły dla angielskich dziewcząt. Wspominając ten wyjazd twierdziła, że nauka w domu dawała jej znacznie więcej niż sztywna szkolna rutyna. Siostry wróciły do Anglii po roku, w związku z wybuchem rewolucji lutowej (1848). Wstąpiły do utworzonej w tym samym roku Queen's College for Women (Harley Street, London). Dorothea kontynuowała naukę ulubionego języka greckiego, studiowała Nowy Testament i Platona. Wszystkie uzyskały dyplomy upoważniające do nauczania różnych przedmiotów, w tym matematyki.