31-åringen från Sheffield har fått äran för sina idrottstjänster.
Ennis-Hill, som vann guld vid OS i London 2012 och silver fyra år senare i Rio, meddelade sin pension från sporten i oktober.
Vid samma ceremoni gjordes designer och ex-spice Girl Victoria Beckham till en OBE för modetjänster.
Mer om denna berättelse och andra i South Yorkshire
Ennis-Hill, som fick sin ära av hertigen av Cambridge, kommer att få ännu en VM-guldmedalj efter att Tatyana Chernova berövats sin världstitel 2011 för dopning.
2012 års olympiska mästare, som åtföljdes av sina morföräldrar, mor Alison Powell och make Andy Hill vid ceremonin, sade: "Bara att höra nationalsången i denna typ av ögonblick igen är verkligen speciell.
"Jag har så många fantastiska minnen av att stå på podiet och höra det och att vara här och ta emot en damehood, som jag aldrig trodde att jag någonsin skulle få, är en otrolig ära."
Hon tillade: "Jag har haft mer än jag någonsin kunnat föreställa mig av min karriär så jag kan inte stå här och ta emot en damehood och önska mig något mer."
Tidigare Heptathlete Jessica Ennis-Hill har formellt gjorts till en dam under en ceremoni på Buckingham Palace.