Hertug Alexander døde pinsemorgen 13. maj1627 i Sønderborg. Dagen før sin død havde han gjort testamente og heri fastsat, at Dorothea skulle sidde i uskiftet bo for at få hertugdømmets store gæld betalt, mens deres ældste søn, Hans Christian, skulle arve hele lenet, men indtil videre forblive ugift. Enkehertuginde Dorothea forestod da også hertugdømmet i de følgende trange krigsår, men var ikke i stand til at afbetale gælden, som tværtimod stadig voksede. Hun gik derfor ind på, at brødrene 17. december1633 sluttede en arveoverenskomst, efter hvilken Hans Christian tiltrådte hertugdømmet med betydelige forpligtelser til sin moder og søskende.
Hertuginde Dorothea overlevede sin mand med 12 år, før hun døde den 5. juli1639 på sit enkesæde Gammelgård på Als. Hun blev begravet i gravkapellet på Sønderborg Slot.
