Gabrielle Émilie Le Tonnelier de Breteuil nasceu em Paris em 1706, filha de uma família nobre bem relacionada – o pai dela, barão, era um dos favoritos de Luís XIV – e tinha todos os privilégios que uma garotinha poderia querer. Pouco se sabe de sua educação inicial (provavelmente foi apenas o que era apropriado para as meninas da época), mas quando ela fez 18 anos, o barão arranjou para sua única filha um casamento com uma das linhagens mais antigas de Lorena. O marquês de Châtelet deu a ela prestígio... mas pouco além disso. Pelos primeiros anos do casamento, a nova marquesa teve uma vida bem tradicional: cuidava da casa em Semur, deu à luz uma filha e dois filhos e, quando apropriado, aproveitava-se de todos os prazeres de Paris.

Foi em 1733, quando ela estava novamente em Semur e grávida do segundo filho, que Émilie se interessou por matemática. A marquesa passou a estudar seriamente a geometria analítica de Descartes e começou a traduzir o novo "Principia Mathematica" de Newton adicionando seus próprios comentários – o que incluía a expansão de algumas das principais hipóteses do britânico. Ao ser publicado, tornou-se a edição definitiva em toda a Europa.

Pelo restante das décadas de 1730 e 1740, ela continuou a ler, estudar e escrever, mesmo enquanto cuidava do marido, dos filhos e vários amantes. De fato, seus textos sobre a ótica, gramática e comentários críticos sobre o Velho e o Novo Testamento são quase tão famosos quanto seus romances escandalosos. Entre eles, Voltaire – que escreveu a Frederico II da Prússia que ela era "um grande homem cujo único defeito foi ter sido mulher" –, o matemático Maupertuis e o filósofo Mettrie. O último amante dela, o soldado-poeta Saint-Lambert, foi o pai de seu último filho. Émilie du Châtelet morreu em 1749 uma semana depois do parto.