In Santa Dorotea, Francisco de Zurbarán presenta una figura serena della santa, adornata con una corona di fiori. Il dipinto presenta una palette di colori morbidi dominata da toni caldi di terra e pastelli delicati. Dorotea tiene un cesto di fiori, simboleggiando la sua purezza e connessione con la natura.

Lo sfondo è semplice, permettendo alla figura di risaltare in modo prominente. Il dipinto è eseguito in olio su tela, un mezzo comune per gli artisti barocchi. La tecnica di Zurbarán include un'attenzione meticolosa ai dettagli, in particolare nelle trame dei fiori e del tessuto dei vestiti di Dorotea. L'uso del chiaroscuro esalta la tridimensionalità della figura, creando un senso di profondità.

Le dimensioni sono di circa 100 x 120 cm, rendendolo un'opera sostanziale. Francisco de Zurbarán era noto per i suoi dipinti religiosi, spesso raffigurando santi con un focus sul realismo e sulla profondità emotiva. Santa Dorotea è notevole per la sua delicata rappresentazione della santa, riflettendo la capacità dell'artista di trasmettere spiritualità attraverso la semplicità. Un fatto interessante su quest'opera è che probabilmente è stata creata in un periodo in cui Zurbarán era profondamente influenzato dalla Controriforma, sottolineando l'importanza dei santi nella devozione cattolica.