Kći hrvatskog bana, grofa Teodora Pejačevića i mađarske barunice Lille Vay de Vaya, glazbu je počela učiti kao dijete kod poznatog mađarskog orguljaša Károlya Noszede koji je ljeti dolazio u Našice. Kada se obitelj zbog banske obveze Dorinog oca preselila u Zagreb, Dora je nastavila školovanje privatno kod nastavnikâ glazbene škole Hrvatskoga glazbenog zavoda (Ciril Junek, Dragutin Kaiser, Vaclav Huml). Kada su roditelji shvatili da njezine sklonosti za glazbu prelaze uobičajene okvire mladenačke razbibrige aristokratskih djevojaka, omogućili su joj uoči Prvoga svjetskog rata usavršavanje u Dresdenu. Privatno glazbeno školovanje nastavila je u Dresdenu kod Percyja Sherwooda, kod Waltera Courvoisiera (kompozicija) te Henria Petria (violina) u Münchenu. No, ona nigdje nije kontinuirano učila glazbu dulje vrijeme, pa se može ustvrditi da je u velikoj mjeri samouka, a umjetnički talent prije svega razvijala je kroz kontakte s vodećim ličnostima svoga doba. Među njezinom “braćom po duhu” našli su se tako pijanistica Alice Ripper, likovna umjetnica Clara Rilke-Westhoff, književnica Anette Kolb, Rainer Maria Rilke, Karl Kraus i druge istaknute osobnosti europske kulturne scene toga doba.
Bila je pretplaćena na Krausov časopis "Die Fackel" (Baklja) i živo zainteresirana za socijalne probleme svojega doba. Vlastiti je umjetnički senzibilitet razvijala pod utjecajima intelektualnih svjetova Wildea, Ibsena, Dostojevskog, Manna, Schopenhauera, Rilkea, Kierkegaarda, Krausa i Nietzschea, čija je djela između ostalih zabilježila u svom, naslovima, uistinu nesvakidašnje bogatom dnevniku pročitanih knjiga.
U Hrvatskoj je Dora Pejačević obitavala u obiteljskom dvorcu u Našicama, ali su je česta putovanja vodila i u velike europske kulturne centre poput Budimpešte, Münchena, Praga i Beča u kojima je znala boraviti duže vrijeme. Posljednje godine života, od udaje za austrijskog časnika Ottomara Lumbea 1921. do smrti 1923. godine, provela je uglavnom u Münchenu gdje je i umrla. Teško je danas nagađati što je potaknulo skladateljicu na taj korak u trideset i sedmoj godini života? No odlazak iz Našica i život u njemačkim gradovima Dresdenu i Münchenu kao da su joj oduzeli svu životnu energiju.
U jesen 1922. god., očekujući prvo dijete, Dora Pejačević piše mužu znakovito oproštajno pismo, obilježeno slutnjom skore smrti. Umrla je 5. ožujka 1923. god., nekoliko tjedana nakon poroda dječaka Thea, za kojeg je tražila slobodu i širinu odgoja, mogućnost umjetničke izobrazbe i neovisnost o roditeljima i obitelji. Iza nje ostao je popis želja u njenom Dnevniku pročitanih knjiga, ostale su skice za glazbena djela. Sahranjena je u Našicama u obiteljskoj grobnici Pejačevićevih.
Iza Dore Pejačević ostalo je 58 opusa s područja orkestralne, vokalno-instrumentalne, komorne i glasovirske glazbe. Među njima se posebno ističu četiri pjesme za ženski glas i orkestar (Verwandlung op. 37b, Liebeslied op. 39, Zwei Schmetterlingslieder op. 52), Tri pjesme op. 53 na tekstove F. Nietzschea, niz glasovirskih minijatura, Glasovirski kvintet u h-molu op. 40, Gudački kvartet u C-duru op. 58, Simfonija u fis-molu op. 41, Koncert u g-molu za glasovir i orkestar op. 33, Phantasie concertante u d-molu za glasovir i orkestar op. 48 te Sonata za glasovir u As-duru op. 57.
»Mnogostruko nadarena, povremeno i sama literarno aktivna, Pejačevićeva prvenstveno živi u glazbi i za glazbu« (K. Kos). Po kasnoromantičnom idiomu, obogaćenom impresionističkim harmonijama, ekspresionističkim izražajnim sredstvima i bogatim orkestralnim bojama, Dora Pejačević pravo je dijete europskog fin-de-sièclea i njezin rad razvijao se usporedo s europskim modernističkim kretanjima u literaturi i Jugendstilom u vizualnim umjetnostima. Skladateljičine zrele opuse u podjednakoj mjeri određuje oduševljenje glazbom Johannesa Brahmsa i Richarda Wagnera, ali i majstorsko, virtouzno ovladavanje instrumentima za koje sklada.
Hipersenzibilne naravi, stvarala je »poput seizmografa koji reagira na najfinije poticaje« (K. Kos), u - po skladateljičinim riječima - »transu glazbene opsjednutosti«. U posljednjim dovršenim opusima Dore Pejačević zrcali se intenzivni glazbeni razvoj koji smrt naprasito prekida u njegovom najljepšem cvatu: u njima otkrivamo tragove svjesne potrage za vlastitim izražajem i glazbenim jezikom, i nalazimo originalnu, duboko proživljenu i formalno majstorski oblikovanu glazbu.
Zajedno s nekolicinom glazbenika svoje generacije, u kojoj su po visokim umjetničkim dometima svojih opusa prednjačili Josip Hatze i Blagoje Bersa, Dora Pejačević je »otvorila nove obzore hrvatske glazbe i u njoj uspostavila nove standarde profesionalizma« (K. Kos).
U Hrvatskome povijesnom muzeju, unutar zbirke slika, grafika i skulptura čuva se njena posmrtna maska.
Djela
Vokalne skladbe
Solo pjesme
Ein Lied, op. 11, 1900. (Paul Wilhelm)
Warum?, op. 13, 1901. (Dora Pejačević)
Ave Maria, op. 16 za glas, violinu i orgulje, 1903.
Sieben Lieder, op. 23, 1907. (W. Wickenburg-Almásy)
Zwei Lieder, op. 27, 1909. (W. Wickenburg-Almásy i Ernst Strauss)
Vier Lieder, op. 30, 1911. (Anna Ritter)
Verwandlung, op. 37a za glas, orgulje i violinu, 1915. (Karl Kraus)
Mädchengestalten, op. 42, 1916. (Rainer Maria Rilke)
An eine Falte, op. 46, 1918. (Karl Kraus)
Drei Gesänge, op. 53, 1920. (Friedrich Nietzsche)
Zwei Lieder, op. 55, 1920. (Karl Henckell i Ricarda Huch)
Tri dječje pjesme, op. 56, 1921. (Zmaj Jovan Jovanović)
Pjesme za glas i orkestar
Verwandlung, op. 37b, 1915. (Karl Kraus)
Liebeslied op. 39, 1915. (Rainer Maria Rilke)
Zwei Schmetterlingslieder, op. 52, 1920. (Karl Henckell)