Filha do poeta e empresário búlgaro Pétar Russév (naturalizado no Brasil como Pedro Rousseff) e da professora brasileira Dilma Jane Silva, Dilma Vana Rousseff nasceu em 14 de dezembro de 1947 em Belo Horizonte, Minas Gerais.
De família de classe média, estudou no tradicional Colégio Sion, de orientação católica. Em 1964, enquanto estudava no Colégio Estadual Central (hoje Escola Estadual Governador Milton Campos), começou a militar na Polop (Organização Revolucionária Marxista - Política Operária). No mesmo ano, ocorreu o golpe militar; já em 1967, casou-se com o jornalista Cláudio Galeno Linhares.
Depois da Polop, ingressou na Colina (Comando de Libertação Nacional), movimento adepto da luta armada. Em 1969, começou a viver na clandestinidade e foi obrigada a abandonar o curso de economia na UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais), que havia iniciado dois anos antes.
Pouco depois, separou-se de Galeno e começou a morar em Porto Alegre (RS) com o advogado e militante de esquerda Carlos Araújo, que depois viria a ser deputado estadual. Com ele, Dilma teve sua única filha, Paula Rousseff Araújo.
Em julho de 1969, Colina e VPR (Vanguarda Popular Revolucionária) se uniram, criando a Vanguarda Armada Revolucionária Palmares (VAR-Palmares). Apesar de ter recebido treinamento de guerrilha, Dilma nega ter participado de ações armadas; enquanto esteve na clandestinidade, usou vários codinomes, como Estela, Luiza, Maria Lúcia, Marina, Patrícia e Wanda.
Em janeiro de 1970, foi presa em São Paulo e ficou detida na Oban (Operação Bandeirantes), onde foi torturada. No total, foi condenada a 6 anos e 1 mês de prisão, além ter os direitos políticos cassados por dez anos. No entanto, conseguiu redução da pena junto ao STM (Superior Tribunal Militar) e saiu da prisão no final de 1972.
Depois de ter morado em São Paulo e Rio de Janeiro, Dilma se estabeleceu em Porto Alegre, onde começou a trabalhar, em 1975, na FEE (Fundação de Economia e Estatística), órgão do governo gaúcho. Dois anos depois, formou-se em Economia pela UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul), sendo demitida da FEE após ter seu nome incluido em uma lista de "subversivos".
Nas décadas de 1980 e 1990, atuou no governo do Rio Grande do Sul, nas secretárias da Fazenda e de Energia, Minas e Comunicações, e nos governos de Alceu Collares (PDT) e Olívio Dutra (PT). Em 1989, fez campanha para Leonel Brizola (PDT), candidato a presidente; no segundo turno, apoiou Lula (PT). Desfiliou-se do PDT em 2001, quando entrou no PT.
Em 2003, assumiu o cargo de Ministra de Minas e Energia do governo Lula. Dilma defendia um modelo que não concentrasse todo o setor nas mãos do Estado, ao mesmo tempo em que o governo buscava se aproximar do mercado. A interlocução com o capital e o comando do programa Luz para Todos foram decisivos para que Dilma se tornasse, em 2005, ministra-chefe da Casa Civil no lugar de José Dirceu.
À frente de ambos os ministérios, tornou-se conhecida por ter um perfil tido como centralizador e técnico, bem como por suas fortes cobranças a ministros e assessores. Em sua gestão, também ganhou popularidade ao ser indicada pelo presidente Lula como gestora do PAC (Programa de Aceleração do Crescimento).
No início de 2009, foi acometida por um câncer no sistema linfático e submetida a tratamento; a ex-ministra foi considerada curada por sua equipe médica em setembro do ano passado.
Depois de uma campanha eleitoral que se estendeu ao segundo turno, é eleita, em outubro de 2010, a primeira mulher presidente do Brasil.