In der Tschechoslowakei wurde Vávrová im Alter von sechs Jahren ein Kinderstar; sie trat in Kinder- und Märchenfilmen auf und spielte auch in den Kinderfernsehserien Pan Tau und Die Märchenbraut mit. 1982 erlangte sie als Jugendliche durch ihre Rolle der jungen Janina David in dem Fernsehmehrteiler Ein Stück Himmel auch in Deutschland Bekanntheit. Für diese Rolle erhielt sie die Goldene Kamera und den Goldenen Gong. 1983 wurde ihr (zusammen mit Leo Lehmann und Franz Peter Wirth) für diese Serie der Adolf-Grimme-Preis mit Gold überreicht.1986 heiratete sie den 28 Jahre älteren Regisseur, Kameramann und Produzenten Joseph Vilsmaier, den sie bei den Dreharbeiten zu weiteren Folgen von Ein Stück Himmel kennengelernt hatte. 1988 spielte sie unter seiner Regie in dem Film Herbstmilch die weibliche Hauptrolle als Anna Wimschneider. Für diese Rolle wurde sie 1989 zusammen mit ihrem Filmpartner Werner Stocker mit dem Bayerischen Filmpreis und dem Deutschen Filmpreis als beste Nachwuchsdarstellerin ausgezeichnet. Im selben Jahr erhielt sie den Deutschen Darstellerpreis (Chaplin-Schuh) des Bundesverbandes deutscher Film- und Fernsehregisseure e. V. als beste Nachwuchsschauspielerin.Neben weiteren Filmrollen, oft unter der Regie ihres Mannes, übernahm sie viele Fernsehrollen und führte auch selbst Regie. Ihr Regiedebüt gab sie mit dem Filmdrama Hunger – Sehnsucht nach Liebe (1997), in dem Catherine Flemming die Hauptrolle übernahm. Später führte sie auch anstelle ihres Mannes, der sich bei den Dreharbeiten verletzt hatte, die Artur-Brauner-Produktion Der letzte Zug (2006) zu Ende.Dana Vávrová war 2003 eines der Gründungsmitglieder der Deutschen Filmakademie.

Die drei Töchter von Vávrová und Vilsmaier, Janina Vilsmaier, Theresa Vilsmaier und Josefina Vilsmaier, sind ebenfalls Schauspielerinnen. Ihre ältere Schwester, Hana Heřmánková, ist in der Tschechischen Republik als TV-Moderatorin bekannt.

Im Februar 2009 starb Dana Vávrová im Alter von 41 Jahren an den Folgen einer Gebärmutterhalskrebserkrankung.