Dockery, som spelar Lady Mary i ITV: s hit period drama, kommer att spela Madame de Tourvel i produktionen, på väg upp London teaterns höstsäsong.
Janet McTeer och West co-star som hänsynslösa före detta älskare Marquise de Merteuil och Vicomte de Valmont.
Konstnärlige regissören Josie Rourke styr Christopher Hamptons pjäs.
Les Liaisons Dangereuses bygger på den skandalösa romanen från 1782 av Choderlos de Laclos, som berättade om sex, intriger och svek bland aristokrater i det förrevolutionära Frankrike.
Dess första teaterproduktion för 30 år sedan spelade Alan Rickman, Juliet Stevenson och Lesley Manville och vann både Olivier och Evening Standard Awards för bästa spel.
Hampton fortsatte att vinna en Oscar för bästa anpassade manus för 1988 års filmversion med Glenn Close, John Malkovich och Michelle Pfeiffer.
"Jag har länge velat regissera Christopher Hamptons fantastiska Les Liaisons Dangereuses," sade Rourke, "och ensemblen vi har dragit tillsammans är ett bevis på briljansen i hans pjäs."
Tillsammans med sitt scenverk har West framträtt i TV-draman The Wire, The Hour och The Affair, medan McTeer nyligen sågs i hyllat drama The Honorable Woman and The White Queen.
Andra höjdpunkter på 250-sitsteatern i höst är den första stora Londonrundan av Abi Morgans tidiga pjäs Splendour, som kommer att stjärnan Zawe Ashton, Sinead Cusack, Michelle Fairley och Genevieve O'Reilly.
Morgan har sedan dess fortsatt att skriva filmer som Järnfrun, Skammen och den kommande Suffragette.
Storslagenhet berättar historien om en fotojournalist i hjärtat av en kupp i en östeuropeisk stat och kommer att ledas av biträdande direktör Robert Hastie.
"En av de saker som mest upphetsar mig om den här säsongen är de starka ledande rollerna för kvinnor", sade Rourke.
"Det är spännande att presentera en säsong av arbete som innehåller, i pjäser av levande författare, kvinnor av kaliber och makt Zawe Ashton, Sinead Cusack, Michelle Dockery, Michelle Fairley, Genevieve O'Reilly och Janet McTeer, som återvänder till Donmar och London scenen."
Kungl. Hovets före detta konstnärlige direktör Dominic Cooke kommer att leda den brittiska premiärministern av Teddy Ferrara, Christopher Shinns pjäs om en studenttragedi som skickar ett campus in i kaos.
I höst kommer även Phyllida Lloyds kvinnliga Henry IV att flyttas till St Anns Magasin i New York. Lloyd har precis blivit tillkännagiven som teaterns nya medregissör.
Teaterfantaster som missade Rourkes prisbelönta produktion av Coriolanus, med Tom Hiddleston i huvudrollen, kommer att få chansen att fånga den på film på brittiska biografer som en del av National Theatre Live Encore-visningarna.
Downton Abbey stjärna Michelle Dockery och skådespelare Dominic West kommer att spela i en 30-årsjubileum väckelse av Les Liaisons Dangereuses på Donmar Magasinet.