Prinsesse Bathildis blev født den 29. december 1837 i Dessau som datter af prins Frederik August af Anhalt-Dessau (1799–1864) i hans ægteskab med prinsesse Marie af Hessen-Kassel (1814–1895). Hendes far var søn af arveprins Frederik af Anhalt-Dessau (1769–1814) og sønnesøn af hertug Leopold 3. af Anhalt-Dessau (1740–1817). Prins Frederik August var en yngre bror til hertug Leopold 4. af Anhalt-Dessau. Leopold 4. blev hertug af Anhalt-Dessau, da hans farfar døde i 1817. I 1847 blev han også hertug af Anhalt-Köthen. I 1863 arvede han Anhalt-Bernburg, der havde været regereret af Frederikke af Glücksborg (en ældre søster til Christian 9.) og hendes skizofrene mand hertug Alexander Carl (1805–1863). I 1863–1871 var Leopold 4. dermed den første hertug over det forenede hertugdømme Anhalt. Prinsesse Bathildis mor var datter af prinsesse Charlotte af Danmark (1789– 1864) og landgreve Vilhelm af Hessen-Kassel (1787–1867). Prinsesse Marie var dermed datterdatter af Arveprins Frederik og oldedatter af kong Frederik 5. af Danmark-Norge og Juliane Marie af Danmark-Norge. Prinsesse Maries yngre søster Louise af Hessen-Kassel blev gift med Christian 9. og dermed dronning af Danmark. Prinsesse Bathildis var kusine til blandt andre kong Frederik 8. af Danmark, kong Georg 1. af Grækenland, dronning Alexandra af Storbritannien og kejserinde Dagmar af Rusland. Prinsesse Bathildis havde to søstre. Den ældste søster Adelheid Marie (1833–1916) blev gift med Adolf 1. af Luxembourg, der var hertug af Nassau fra 1839 til 1866 og storhertug af Luxembourg fra 1890 til 1905. Den yngste søster Hilda (1839–1926) levede ugift i Dessau.  Senere liv Prinsesse Bathildis døde 64 år gammel den 10. februar 1902 på slottet i Nachod i Kongeriget Bøhmen (nu Náchod, Tjekkiet).