Anderson, som också skapade vetenskapliga serier Captain Scarlet, Joe 90 och Stingray, dog 2013 efter en strid med Alzheimers sjukdom.
Hans son Jamie, från Highworth i Wiltshire, sa att intäkterna kommer att doneras till Alzheimers sällskap.
Den 19in (48cm) replika med optiska ögon och "samma märke tänder som originalet", auktioneras ut på eBay.
Den science-fiction fantasi om en djärv räddningspatrull, filmades i en studio på Slough Trading Estate i Berkshire och sändes först på TV-skärmar i oktober 1965.
På sin höjdpunkt lockade Thunderbirds en publik på 100 miljoner fans i 66 länder runt om i världen.
Men, enligt Jamie Anderson, efter att hans far fick diagnosen Alzheimers 2011 - han "hade ingen aning" han var dess skapare.
"För en man som gjorde Thunderbirds, skapade det och var mest känd för det - han skulle säga till mig: Vad var det för show som jag gjorde? ", sade han.
"Jag kunde säga namnet Thunderbirds" och det betydde inget för honom.  För sjukdomen att påverka honom på det sättet, var en verkligen smärtsam sak att se."
Lady Penelope-dockan, som donerats av ett fan till sonen till sin ursprungliga skapare, har ett huvud av fiberglas - som original - och verkligt människohår.
"Innan pappa dog han uppfyllt sin ambition att öka medvetenheten om demens och fonder för Alzheimers samhälle", säger Mr Anderson.
"Han skulle bli så glad över att få veta om försäljningen av en av hans mest ikoniska karaktärer med hjälp av en välgörenhet som var så nära hans hjärta."
En docka från Lady Penelope, donerad av Thunderbirds skapare Gerry Anderson, ska säljas för välgörenhet.