Die Pfarrers­tochter Dorothee Ziegele enga­giert sich früh in der Jugend­bewe­gung. 1921 beginnt sie in Leipzig ein Ger­manistik-Stu­dium. Gleich­zeitig macht Dorothee Ziegele eine Aus­bil­dung an der dortigen Bib­liotheks­schule. 1923 arbeitet sie an der Uni­ver­sitäts­biblio­thek Tübingen, ab 1926 ist sie in der Bib­lio­thek des Stati­stischen Reichs­amts in Berlin tätig. 

In Tübingen lernt sie Harald Poelchau kennen, den sie am 12. April 1928 hei­ratet, 1938 kommt der gemein­same Sohn Harald Stephan zur Welt. Wie ihr Mann ist Dorothee Poelchau von Beginn an gegen das NS-Regime ein­ge­stellt. 

Gemein­sam unter­stützt das Ehe­paar unter­ge­tauchte Jü­dinnen und Juden sowie politische Häft­linge und deren Angehöri­ge. Die Poelchaus ver­stecken immer wieder Jüdinnen und Juden für einige Zeit in ihrer Woh­nung. Dorothee Poelchau kümmert sich um sie und besorgt Lebens­mittel. Zudem ver­mittelt sie ihnen weitere Unter­künfte.

„Da ist an erster Stelle meine Frau, die nie bremste oder warnte, sondern voll dahinter stand und im Stillen viel für alle tat, die als Ange­hörige von Gefan­genen oder als Ver­folgte ins Haus kamen.“

Harald Poelchau über seine Frau Doro­thee Poelchau, 1963

In den letzten Kriegs­wochen ver­lässt sie mit ihrem Sohn Berlin, kehrt aber im Früh­jahr 1946 zurück. 1971 werden Dorothee und Harald Poelchau in Yad Vashem als „Gerechte unter den Völkern“ geehrt.