I genitori di Dolly Haas erano la viennese Margarete Hansen e il britannico Charles Oswald Haas. Da bambina, Dolly cominciò a prendere lezioni di ballo a sei anni e già quando ne aveva solo dieci curava le coreografie delle sue danze. Dopo essersi laureata, si mise a recitare. Brava ballerina, cantante e attrice, il suo talento non passò inosservato. Trasferitasi a Berlino, fu presa in compagnia da Erik Charell che le diede un importante ruolo di supporto nella messa in scena de Il Mikado. In seguito, lavorò nei cabaret berlinesi. Nel 1930, prese parte a Wie werde ich reich und glücklich, una produzione teatrale di Max Reinhardt e fece il suo esordio anche nel cinema[1].
Prima del 1936, apparve in numerose riviste e in diversi film, spesso in ruoli dove si presentava in abiti maschili come ne I cadetti di Vienna, dove - così travestita - prendeva il posto del fratello nell'esercito. Dopo l'avvento dei nazisti, nel 1936 decise di lasciare la Germania. Visse per qualche tempo nel Regno Unito, prima di trasferirsi negli Stati Uniti dove, nel 1940, prese la cittadinanza. Nel 1953 fu diretta da Alfred Hitchcock in Io confesso, film in cui interpretava il ruolo della moglie dell'assassino.
Fu sposata dal 1936 al 1941 con il regista John Brahm. Dal 1943 fino alla sua morte, visse con il secondo marito, il caricaturista Al Hirschfeld (1903-2003), dal quale, nel 1945, ebbe una figlia, Nina.