Monteuse novatrice, elle débuta sa carrière comme coursière au sein de la Columbia, avant de passer à la section montage du studio. Débutant sa carrière en 1948 avec le film Because of Eve de Howard Bretherton, elle imprima sa marque dès 1959 sur le montage du film de Robert Wise, Le Coup de l'escalier, dans lequel elle avait calé son montage sur la musique.

Travaillant au sein de l'un des rares départements comptant à peu près autant d'hommes que de femmes, Dede Allen acquit très vite une réelle notoriété. En 1961, elle signe le montage d'un autre chef-d'oeuvre, L' Arnaqueur de Robert Rossen, puis suivra America, America d'Elia Kazan. En 1967, elle entre dans la légende du 7e art pour la scène finale de Bonnie and Clyde, qui voit Warren Beatty et Faye Dunaway criblés de balles dans un guet-apens. 50 plans se téléscopent en 1 min, livrant un maelström foudroyant et bouleversant du chef-d'oeuvre d'Arthur Penn.

Parmi ses nombreux films, on lui doit aussi les montages de Little Big Man (1970); de Abattoir 5, le brillant film de science-fiction de George Roy Hill; ainsi que trois collaborations avec Sidney Lumet dont les immenses Serpico et Un après-midi de chien. Nommée à la tête du département de post-production chez Warner en 1992, elle ne retourna sur la table de montage que huit ans plus tard avec Wonder Boys. A l'âge de 84 ans, elle fit son ultime montage sur Fireflies in the Garden, toujours inédit chez nous.