Gabrielle Émilie Le Tonnelier de Breteuil, naquit à Paris en 1706, issue d'une famille noble aux multiples relations (son père le baron était un favori de Louis XIV). Par conséquent, elle bénéficia de tous les privilèges que pourrait souhaiter une petite fille. On sait peu de choses sur son éducation (qui correspondait probablement à celle des jeunes filles de l'époque), sauf qu'à ses 18 ans, le baron lui fit épouser l'héritier d'une des plus anciennes lignées de Lorraine. Le Marquis du Châtelet lui apporta le prestige, mais pas grand-chose d'autre. Pendant les premières années de son mariage, la nouvelle marquise vécut une vie traditionnelle, tenant la maison de Semur, donnant naissance à une fille et à deux fils, et savourant tous les "plaisirs de Paris" dès qu'elle en avait l'occasion.

Ce fut en 1733, alors qu'elle attendait son deuxième enfant, qu'Émilie s'intéressa aux mathématiques. La marquise se mit à étudier la géométrie analytique de Descartes, et à traduire les nouveaux Principia de Newton, ajoutant ses propres commentaires, en plus d'achever et de développer certaines des hypothèses clés du Britannique. Après sa publication, son travail devint la traduction officielle de l'ouvrage à travers l'Europe.

À travers le reste des années 1730 et 1740, elle continua de lire, d'étudier et d'écrire, tout en s'occupant de son mari, de ses enfants, et ses nombreux amants. D'ailleurs, ses textes sur l'optique, la grammaire, et un commentaire critique des Anciens et Nouveaux Testaments devinrent presque aussi célèbres que ses scandaleuses liaisons. Parmi ses amants, on trouve Voltaire, qui écrivit à Fréderic II de Prusse qu'elle était "un grand homme dont le seul défaut était d'être une femme", le mathématicien de Maupertuis et le philosophe de la Mettrie. Le dernier en date, le soldat poète Saint-Lambert, fut le père de son dernier enfant. Émilie du Châtelet mourut 1749, une semaine après avoir accouché.