Eleonore Dorothea von Anhalt-Dessau war eine Tochter des Fürsten Johann Georg I. von Anhalt-Dessau und dessen Gemahlin Dorothea von Pfalz-Simmern. Durch ihre Heirat mit ihrem Cousin, Herzog Wilhelm dem Großen von Sachsen-Weimar, wurde sie Herzogin von Sachsen-Weimar. Diese Verbindung, die bereits vor den Feldzügen ihres Gatten vertraglich besiegelt worden war, diente primär der politischen Festigung der freundschaftlichen Bande zwischen den Häusern Weimar und Anhalt.

In ihrer neuen Heimat zeichnete sich Eleonore Dorothea durch eine bemerkenswerte religiöse Anpassungsfähigkeit aus. Ursprünglich im reformierten Glauben erzogen, näherte sie sich der lutherischen Konfession ihres Ehemannes an, indem sie zentrale theologische Positionen wie die Sakramentslehre übernahm, ohne dabei ihre eigenen Wurzeln vollständig zu verleugnen. Aus der als sehr glücklich beschriebenen Ehe gingen zahlreiche Nachkommen hervor, die die Linien der ernestinischen Herzogshäuser Sachsen-Weimar, Sachsen-Eisenach und Sachsen-Jena weiterführten. Ihre letzte Ruhestätte fand sie nach einer vorübergehenden Bestattung in der Weimarer Schloßkapelle schließlich in der Fürstengruft zu Weimar, wo ihr Sarg bis heute neben dem ihres Gemahls steht. Ihr Leben steht exemplarisch für die dynastische Verflechtung protestantischer Fürstenhäuser und die religiösen Vermittlungsrollen hochadliger Frauen im 17. Jahrhundert.