Dotsie Bauch pratique le mannequinat dans sa jeunesse. En 1995, elle commence à souffrir ensuite d'anorexie. Elle ne se soigne qu'en 1998 et commence alors le cyclisme. Elle a caché cet événement de sa vie jusqu'en 2003[1].
Membre de l'équipe nationale américaine à partir de 2002, Dotsie Bausch devient cycliste professionnelle en 2003[2].
Le , à Los Angeles, elle bat avec Sarah Hammer et Jennie Reed le record du monde de poursuite par équipes, en 3 min 34 s 783. Ce record est ensuite battu à trois reprises par d'autres coureuses entre 2008 et 2010[3],[4].
Elle est sélectionnée au sein de l'équipe américaine de poursuite par équipes féminine pour les Jeux olympiques d'été de 2012, où elle remporte la médaille d'argent. Elle arrête sa carrière à l'issue de la compétition.
