Née Dana Natol à New York le 3 janvier 1922, elle décide très jeune de devenir actrice et s'inscrit à l'académie des arts dramatiques Cecil Clovelly au Carnegie Hall.
Là, elle rencontre Lewis Wilson, le premier acteur a incarner Batman, qui devient son mari. En 1942, elle donne naissance à un fils, Michael, et trois ans plus tard la famille déménage pour à la Californie où Dana Wilson et son mari joignent la Pasadena Playhouse.

Après sa séparation avec Wilson, elle s'installe à Beverly Hills et devient scénariste. En 1959, à une soirée, elle rencontre le producteur Albert R. Broccoli, veuf de sa première épouse. L'homme est déjà célèbre et son charisme séduit Dana.
Après leur mariage à Las Vegas le 21 juin 1959, avec un témoin de marque en la personne de Cary Grant, le couple revient vivre à Londres dans la maison de Cubby.
Dana adopte les 2 enfants de Cubby (Tony et Tina) issus de son premier mariage et l'année suivante donne naissance à une fille, Barbara.

En 1961, Broccoli s'associe à Harry Saltzman et obtient le feu vert de United Artists pour produire le premier James Bond, Dr. No. Et c'est Dana qui insiste pour qu'un certain Sean Connery fasse un bout d'essai pour interpréter le rôle de l'agent secret 007.
En 1967, sous l'impulsion de Dana, Danjaq LLC, (société de production créée par Broccoli et Saltzman dont le nom est une contraction des prénoms de leurs femmes respectives, Dana et Jacqueline) produit avec succès un autre livre de Fleming, Chitty Chitty Bang Bang.

Dana Broccoli publie deux romans, Scenario for Murder, et Florinda. Elle adapte la comédie musicale La Cava qui est jouée à Londres en 2000. Puis elle produit avec bonheur une version théâtrale de Chitty Chitty Bang Bang en 2002.

Les Broccoli habitent à Londres pendant de nombreuses années jusqu'en 1977, ou ils vendent à contrecœur leur maison de Mayfair et s'installent à Los Angeles pour des raisons fiscales.
Bien que le couple profite de la richesse acquise grâce au succès de la franchise James Bond (ils ont une grande collection de peintures, y compris un Renoir et un Picasso) il donne des centaines de milliers de livres pour des œuvres de charités, en particulier le NSPCC, qui a bénéficié considérablement de leurs largesses.

En 1977, le fils de Dana, Michael G Wilson, et sa fille, Barbara, assurent la production des films James Bond, et après la mort de son mari en 1996, Dana lui succède à la présidence du conseil d'administration. "C'est une affaire de famille et c'est ce qui explique en grande partie notre succès" se plait-elle à expliquer. "J'ai été tellement heureuse de m'occuper de lui que jamais je ne remarierais car Cubby était irremplaçable. Nous avons fait tellement de choses ensemble et prendre des décisions n'a pas toujours été facile. Mais, la vie avec lui a été un fabuleux voyage."