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  多蘿西於1910年9月20日出生在密蘇里州堪薩斯城,是安妮和倫納德·約翰遜的女兒。其後她與家人搬到了西維吉尼亞州的摩根鎮,在那裡於1925年從畢科斯特中學畢業。在獲得俄亥俄州威爾伯大眾大學(Wilberforce)的全額獎學金後,她於1929年19歲時畢業並獲得數學B.A.學位。

  儘管教授們鼓勵多蘿西進入霍華德大學進行研究生學習,但她為了在經濟大蕭條時期幫助家人減輕負擔,進入弗吉尼亞州Farmville的R.R. Moton高中擔任數學老師。當時弗吉尼亞州的公立學校和其他設施仍然根據吉姆·克勞法(Jim Crow Laws)實施種族隔離。  1942年美國加入第二次世界大戰後,富蘭克林·羅斯福總統為了確保發動美國全社會為戰爭服務,釋出8802號行政命令取消國防工業中的種族隔離,並執行第9346號行政命令,以結束聯邦機構和國防承包商內部聘用和晉升制度中的種族隔離與歧視。美國認為這場戰爭將取決於空中戰鬥力的優勢,因此大幅提高飛機生產能力,對工程師、數學家、工匠和熟練銷售人員的需求也大幅增加。諸如國家航空諮詢委員會(NACA)等聯邦機構擴大了對女性的僱傭數量和範圍,以支援戰爭中飛機的生產。1935年,NACA的蘭利研究建立了一個部門,專門招募女性數學家進行復雜的計算工作。  1943年,多蘿西進入蘭利研究所開始了在作為數學家和程式設計師的28年的職業生涯。多蘿西被派往弗吉尼亞州漢普頓蘭利研究中心的西區計算部門。這個隔離的部門由非洲裔美國婦女組成,她們用手工進行復雜、耗時的數學計算。她們的工作在戰後幾年持續擴大,以支撐肯尼迪總統支援的美國空間計劃的研究和設計。 在蘭利研究所,多蘿西專門從事飛行路線計算,並於 1949年,被任命為西區計算機的代理負責人,接管了一名死亡的白人女子。她是NACA的第一位非洲裔女性主管。她領導了一個完全由非洲裔美國女性數學家組成的小組。數學家凱瑟琳·約翰遜(Katherine Johnson)最初也曾被分配到多蘿西的小組,然後被轉移到蘭利的飛行力學部門。  1961年,NASA在中心引進了第一臺數字(非人力的)計算機之後,多蘿西看到機器計算機將要取代計算員成為未來的趨勢,她勤奮自學並組織下屬學習FORTRAN程式語言和其它新概念,為轉型做好了準備,而機遇也最終青睞了她。20世紀60年代,多蘿西成為專家進入電子計算部門工作,她參與的的偵察運載火箭計劃(Scout launch vehicle program)為空間計劃做出了貢獻。她後來還負責分析與計算部門(ACD)的程式設計工作。 在1994年的一次採訪中,多蘿西回憶說,太空競賽時期在蘭利工作的經歷是“行走在最前沿,非常令人興奮”。作為那個特定時期中的一個非裔美國女性,她說:「我改變了我可以改變的,同時我也忍受了我不能改變的。」

  自1932年多蘿西與霍華德·沃恩先生結婚後,二人共育有六個孩子。其中一個後來也在蘭利研究所工作。多蘿西住在弗吉尼亞州紐波特紐斯,搭乘公共交通工具在漢普頓上班。1971年,60歲的多蘿西從美國宇航局退休。2008年11月10日,多蘿西在弗吉尼亞州漢普頓去世,享耆壽98歲。  多蘿西是Alpha Kappa Alpha(為一非裔美國人姐妹會)的成員。她也是非洲衛理公會教會的積極成員,她參加了音樂和傳教活動。

  多蘿西是Margot Lee Shetterly的傳記《隱藏人物:幫助贏得太空競賽的非裔美國女性的故事》中的三位主角之一,該書被列入當年的《紐約時報》非小說類暢類書榜單,並於2016年被改編為同名的傳記電影公開發行。
多蘿西·約翰遜·沃恩(英語:Dorothy Johnson Vaughan),是一位非洲裔美國數學家和計算員,曾經服務位於弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究所,該研究所是美國國家航空諮詢委員會(NACA)最早設立的研究所之一,曾負責阿波羅登月飛行器的測試工作,1958-1963年期間NACA轉為美國國家航空暨太空總署(NASA)後該研究所曾負責“水星計劃”。1949年多蘿西作為西區計算部門的代理主管,成為該中心第一位非裔美國女性主管,並於數年後被晉升為正式主管。在她28年的職業生涯中,多蘿西通過自學FORTRAN計算機語言並積極培訓計算員下屬,從而在20世紀60年代早期為機器計算機的使用提前做好了轉型準備,並在後來領導了蘭利分析與計算部門(ACD)的程式設計工作。