דינה פורת נולדה בשנת 1943 בארגנטינה, ועלתה לישראל בשנת 1950. אביה, משה קוסטרינסקי-קיטרון, יליד טלחן שליד פינסק, היה האב המייסד של תנועת "דרור" בדרום אמריקה וממנהיגי יהדות ארגנטינה. אמה, רות גולד, נולדה ברצקי שבליטא.
דינה פורת הגישה את התזה שלה לתואר השני בשנת 1973 בנושא: "ריכוז הפליטים היהודיים בוילנה בשנים 1939–1941: מאמצי היציאה". היא קיבלה את הדוקטורט שלה בשנת 1984 בבית הספר למדעי היהדות באוניברסיטת תל אביב בהנחיית פרופ' דניאל קארפי בנושא: "חלקה של הנהלת הסוכנות בירושלים במאמצים להצלת יהודי אירופה בשנים 1942–1945".
פורת שימשה בתפקידים שונים באוניברסיטת תל אביב: כראש בית-הספר למדעי היהדות על-שם חיים רוזנברג (2004–2008), ראש החוג להיסטוריה של עם ישראל (2000–2003) וראש המכון לחקר האנטישמיות והגזענות על שם סטפן רוט (1998–2010). היא מופקדת הקתדרה לחקר האנטישמיות והגזענות על שם אלפרד פ. סליינר (מאז 1997) ומשמשת כראש מרכז קנטור לחקר יהדות אירופה בימינו וכהיסטוריונית הראשית של יד ושם (מאז אוקטובר 2011).
פורת הייתה ב-1985 עמיתת מחקר במכון ללימודים מתקדמים באוניברסיטה העברית, שימשה כחוקרת במרכז לחקר ישראל ויהדות באוניברסיטת קולומביה (1987–1988), ובסמינר של המכון הבינלאומי לחקר השואה של "יד ושם" (1995–1996). הייתה פרופסור אורח במרכזים ללימודים אירופיים וללימודים יהודיים באוניברסיטת הרווארד בשנת 1999, באוניברסיטת ניו יורק ב-2004, במכון לזכר השואה בפריז (אוקטובר 2007) ובאוניברסיטה הבינלאומית בוונציה (סתיו 2008) נבחרה למרצה המצטיינת בפקולטה למדעי הרוח לשנת 2004.
הנחתה 31 עבודות לתואר שני ו-20 לתואר שלישי.[1] מילאה את מקומו של פרופ' יהודה באואר כיועץ אקדמי של כוח המשימה הבינלאומי להנצחת זכר השואה (2005- 2010) והשתתפה בוועידות בינלאומיות של האו"ם.
ביולי 2018 יעצה בעניין ההצהרה המשותפת של ראשי ממשלות ישראל ופולין, שעליה נמתחה ביקורת רבה. היא אמרה שהתבקשה לתת ייעוץ אישי להצהרה ולא פעלה כהיסטוריונית ראשית של "יד ושם".[2]
ב-2018 זכתה בפרס בהט לספר העיון המקורי הטוב ביותר על כתב היד לספרה, "לי נקם ושילם: היישוב, השואה וקבוצת הנוקמים של אבא קובנר", אודות "הנוקמים".