Dorothy Faye Dunaway (Bascom (Florida), 14 januari 1941) is een Amerikaans actrice.
Dunaway is de dochter van een sergeant in het Amerikaanse leger. Ze studeerde aan de toneelafdeling van de Boston University en aan de University of Florida. Begin jaren zestig debuteerde ze als actrice op Broadway. Haar filmdebuut maakte ze in 1967, toen ze in Hurry Sundown speelde. In datzelfde jaar speelde ze Bonnie in de film Bonnie and Clyde. Deze rol leverde haar een Oscar-nominatie op. Ook voor haar rol in Chinatown (1974) werd ze voor een Oscar genomineerd. In 1976 won ze een Oscar voor de beste vrouwelijke hoofdrol in de film Network.
Vanaf de jaren tachtig speelde ze kleinere rollen. Ze is twee keer getrouwd en tweemaal gescheiden. Van 1 augustus 1974 tot haar scheiding in 1979 was ze gehuwd met Peter Wolf, leadzanger van The J. Geils Band. In 1984 trouwde ze met Terry O'Neill, een Britse fotograaf. Met O'Neill heeft ze één kind.