Мария де лос Долорес Асунсоло-и-Лопес Негрете (исп. Mar?a de los Dolores As?nsolo y L?pez Negrete), ставшая известной как Долорес дель Рио, родилась в мексиканском штате Дуранго 3 августа 1905 года в богатой семье. Во время Мексиканской революции её семья разорилась, и Долорес решила стать актрисой, чтобы восстановить своё финансовое состояние.
В 1921 году, в возрасте 16 лет, Долорес вышла замуж за Хаима Мартинеса дель Рио и с помощью американского друга пара иммигрировала в США в надежде начать карьеру в шоу-бизнесе как сценарист и актриса соответственно. На одной вечеринке она познакомилась с голливудским продюсером, благодаря которому началась её карьера в кино. К тому времени Долорес уже развелась с мужем, но решила оставить его фамилию. Её дебют в кино состоялся в 1925 году в фильме «Джоанна».
В 1926 году Долорес вместе с Джоан Кроуфорд, Джанет Гейнор, Мэри Астор и Фэй Рэй была включена в список WAMPAS Baby Stars. Её карьера продолжала успешно развиваться на протяжении всей оставшейся эры немого кино, и Долорес при этом считалась одной из самых красивых актрис Голливуда.
В 1930 году Долорес вышла замуж за Седрика Гиббонса, одного из арт-директоров MGM. С появлением звукового кино её первоначально брали лишь на второстепенные роли экзотических женщин, но она вновь достигла успеха после выхода на экраны фильма «Райская птичка» в 1932 году. Далее у неё были заметные роли в фильмах «Полёт в Рио» (1933) и «В Кальенте» (1935).
В 1941 году она развелась со своим мужем из-за начавшегося романа с Орсоном Уэллсом, который был младше её на десять лет, а в 1943 году снялась в его фильме «Путешествие в страх». Долорес также поддерживала хорошие дружеские отношения с мексиканскими художниками Диего Ривера и Фридой Кало, а также со многими мексиканскими кинематографистами. В 1942 году она вернулась в Мексику, где продолжила карьеру актрисы в мексиканских фильмах, наиболее известными из которых стали «Мария Канделария» (1944) и «Беглец» (1947). Она много раз номинировалась на мексиканскую кинопремию Silver Ariel и четыре раза становилась её обладательницей. В 1959 году Долорес вышла замуж за американского театрального бизнесмена Льюиса Рили.
В 1960 году она снялась в главной роли вместе с Элвисом Пресли в фильме «Пламенеющая звезда», а спустя четыре года появилась в фильме Джона Форда «Осень Шайеннов». В 1950 и 1960-е годы она появлялась в главных ролях во многих классических театральных постановках, таких как «Анастасия» (1956) и «Дамский угодник» (1958). Последняя кинороль Долорес была в фильме «Дети Санчеса», где одну из ролей исполнил Энтони Куинн.
Долорес дель Рио умерла 11 апреля 1983 года из-за болезни печени в городе Ньюпорт-Бич, штат Калифорния. После смерти она была кремирована, а её прах захоронен в Пантеоне Долорес в Мехико.
За свой вклад в киноиндустрию Долорес удостоена звезды на Голливудской аллее славы на Вайн-стрит, 1620.