سحر دولتشاهی در 16 مهر 1358 در تهران به دنیا آمد. او از همان سنین کم کارت مربی‌گری و نجات غریق داشت و در خیلی از مسابقات مادرش را همراهی می‌کرد. او در ابتدا در رشته مهندسی شیمی مشغول به تحصیل بود که از این رشته انصراف داد.وی دانش‌آموخته رشته ادبیات نمایشی از دانشگاه سوره و لیسانس مترجمی زبان فرانسه از دانشگاه آزاد است. خانوادهٔ او از نوادگان خاندان قاجاری دولتشاهی هستند.
ازدواج سحر دولتشاهی با رامبد جوان، بازیگر و کارگردان تلویزیون و سینما در تاریخ 27 اسفند 87 صورت گرفت. درواقع سحر دولتشاهی همسر دوم رامبد جوان بود. آشنایی این زوج هنری از تئاتر شکل گرفت، به گفته دولتشاهی آنها دوستان مشترک زیادی داشتند و دورادور همدیگر را می شناختند و سرانجام آشنایی شان به ازدواج ختم شد. البته این ازدواج دوام نداشت و در سال 1393 در سکوت خبری طلاق آنها شکل گرفت.
از سال 1396 شایعه ازدواج سحر دولتشاهی و همایون شجریان رسانه ای شد اما این دو واکنشی به این خبر نشان ندادند و موضوع مدتی بعد از یادها رفت.
در نهایت با ادامه دار بودن حضور این زوج در مراسم های مختلف هنری در خارج از کشور مهر تاییدی بر ازدواج آنها زده شد و حالا کنار هم زندگی می کنند.
سحر دولت شاهی یک خواهر به نام نسیم و برادری به نام روزبه دارد.
هیچوقت جسورانه عاشق نشدم که بتونم درباره عشق صحبت کنم
