Laetitia Dosch est diplômée d’une licence de traduction de littérature Anglaise, de la classe libre de l’École Florent et de la Manufacture - conservatoire national de Suisse Romande. Au cinéma, elle joue dans plusieurs court-métrages sous la direction de Marie Elsa Sgualdo (dont Bam tchak, primé à Angers et Lausanne). Elle rencontre Justine Triet, avec qui elle tourne et participe à l’élaboration de ses scenarios, que ce soit dans Vilaine Fille Mauvais Garçon, puis le rôle principal de son premier long métrage, La Bataille de Solferino (2013). Elle joue aussi aux côtés d’Emmanuelle Devos dans Complices de Frédéric Mermoud (2010). Récemment, elle tourne avec Christophe Honoré (Les Malheurs de Sophie), Catherine Corsini (La Belle Saison), Maïwenn (Mon Roi), Antony Cordier (Gaspard va au mariage), Whitney Horn, Gabriel Abrantes, Guillaume Senez (Keeper et Nos batailles avec Romain Duris), Julien Rappeneau (Fourmi avec Jérôme Commandeur), Jérémie Elkaïm (Ils sont vivants avec Marina Foïs), Eve Deboise (Petite Leçon d’amour), Nino Antico (Playlist avec Sara Forestier), Jérôme Commandeur (Irréductible), Lisa Diaz (Libre Garance ! avec Grégory Montel), Gilles Perret (Reprise en main avec Pierre Deladonchamps et Grégory Montel), Just Philippot (Eau-forte avec Guillaume Canet). En 2017, Jeune femme, premier long-métrage de Léonor Séraille dans lequel Laetitia Dosch tient le rôle principal, reçoit la Caméra d’or au Festival de Cannes. Elle tient un des deux rôles principaux de Passion Simple, adaptation du livre d'Annie Ernaux par Danielle Arbid sélectionnée au Festival de Cannes 2020. À la télévision, elle joue un rôle récurrent dans la saison 2 d’Ainsi soient-ils diffusée sur Arte. À la Manufacture de Lausanne, elle écrit sa première pièce, Le Bac à Sable, en collaboration avec les acteurs. Elle rencontre aussi Marco Berrettini et La Ribot, avec qui elle travaillera sur plusieurs pièces, participant à l’écriture. Au théâtre, elle joue le rôle principal féminin de Mesure pour Mesure de Shakespeare aux côtés d’Eric Ruf, mais sa carrière se met vite à frayer avec les huluberlus du théâtre et de la danse expérimentale, comme Yves-Noël Genod. Elle a aussi collaboré avec la 2B Company pour le Printemps de Septembre notamment pour Chorale, et avec les Chiens de Navarre au festival les Urbaines. Elle joue sous la direction de Mélanie Leray dans La Mégère apprivoisée de Shakespeare créé au TNB en 2015 puis collabore à nouveau avec Yves-Noël Genod pour son expérience de Théâtre permanent au Théâtre du point du jour à Lyon. Elle travaille en 2017 avec Katie Mitchell pour la création de La Maladie de la mort de Marguerite Duras créé en 2018 au Théâtre des Bouffes du Nord. Parallèlement, elle développe son propre travail. Au théâtre, elle crée Laetitia fait péter… puis Klein avec Patrick Laffont à la Ménagerie de verre à Paris dans le cadre du festival Etrange Cargo 2014.
En 2015, elle crée avec la collaboration de Yuval Rozman Un Album, inspiré par l’humoriste suisse Zouc au Théâtre de l’Arsenic. En 2016, à l’invitation du Festival d’Avignon et de la SACD, elle crée avec Jonathan Capdevielle Les Corvidés pour les Sujets à Vif, spectacle qu’ils écriront ensemble à la table. En 2018, une nouvelle collaboration avec Yuval Rozman voit le jour avec HATE – Tentative de duo avec un cheval créé en juin au Théâtre de Vidy de Lausanne avec la collaboration de Judith Zagury de l’école équestre ShanJu. En 2020, elle crée Radio Arbres qui tourne depuis en partenariat avec des structures culturelles et des radios. Elle écrit le scénario d’un long-métrage, Le Procès du chien, qu’elle réalisera en 2022-23.
Laetitia Dosch écrit des articles pour Standard et Les Cahiers du Cinéma