Gabrielle Émilie Le Tonnelier de Breteuil urodziła się w 1706 roku w Paryżu w szanowanej szlacheckiej rodzinie jako jedyna córka barona, faworyta Ludwika XIV. Doświadczała wszelkich przywilejów, jakich mogła domagać się mała dziewczynka. Niewiele wiadomo o jej wczesnej edukacji, ale najprawdopodobniej nie różniła się ona od tej, jaką uznawano wówczas za odpowiednią dla dziewcząt. Gdy Gabrielle miała 18 lat, baron zaaranżował wżenienie się córki w jeden z najstarszych rodów w Lotaryngii i tak oto markiz du Châtelet dał swej żonie prestiż i niewiele więcej. Przez pierwsze lata małżeństwa nowa markiza prowadziła bardzo tradycyjny styl życia: zajmowała się domem w Semurze, urodziła córkę i dwójkę synów, a gdy mogła, cieszyła się przyjemnościami Paryża.

W 1733, gdy była znowu w Semurze, nosząc w łonie drugiego syna, Emilie zainteresowała się matematyką. Zajęła się dogłębnym badaniem geometrii analitycznej Kartezjusza i zaczęła tłumaczyć Principia Newtona, dodając po zakończeniu pracy własny komentarz i rozszerzając nieco kluczowe hipotezy Brytyjczyka. Gdy opublikowała swoją wersję, stała się ona najpowszechniej wykorzystywanym wydaniem dzieła w Europie.

Przez resztę lat 30. i 40. XVIII wieku nadal zajmowała się czytaniem, nauką i pisaniem, poświęcając równocześnie czas mężowi, dzieciom i licznym kochankom. Jej prace dotyczące optyki, gramatyki i krytycznej analizy Starego i Nowego Testamentu były niewiele tylko mniej sławne od jej skandalicznych romansów. Spotykała się między innymi z Wolterem, który napisał królowi Prus Fryderykowi II, że była „wielkim człowiekiem, którego jedynym błędem jest to, że był kobietą”, a także z matematykiem de Maupertuisem i filozofem de la Mettrie. Jej ostatni kochanek, de Saint-Lambert, żołnierz poeta, był też ojcem jej ostatniego dziecka. Niestety, zmarło ono wraz z Emilie, która oddała ducha w tydzień po porodzie w 1749 roku.