Som ung fik Augusta Dohlmann tegne- og maleundervisning af blomstermalerne O. D. Ottesen og O. A. Hermansen, og i 1878 tog hun til Paris og studerede videre hos den franske maler Tony Robert-Fleury (1837–1911). Efter sin debut på Charlottenborg i 1880 vendte hun tilbage til Paris og studerede videre hos malerne Gustave Courtois (1852–1923) og Raphaël Collin (1850–1916). Ved hjælp af et legat og ministeriel understøttelse kunne hun foretage yderligere studierejser og besøgte også Nederlandene, Belgien og Italien.

Dohlmann blev især kendt for sine blomstermalerier og udstillede flere af sine værker, også i udlandet, blandt andet i Paris, Chicago og Berlin.

Sideløbende med sit kunstneriske virke var Dohlmann også en stor fortaler for at fremme kvindelige kunstneres uddannelsesmuligheder. Hun var blandt andet med i en komité for oprettelsen af Kunstakademiets Kunstskole for Kvinder, som åbnede i 1888. Hun blev én af de få kvinder i sin tid, som kunne leve af at male, og hun brugte en del af sine optjente midler på at oprette et legat for kvindelige blomstermalere.