Fille du mathématicien Théon d'Alexandrie, elle est peut-être la seule femme versée dans les sciences exactes qu'ait connue l'Antiquité. Elle commente, dans des ouvrages malheureusement perdus, les écrits mathématiques de Diophante et d'Apollonius ; elle écrit un « canon astronomique » et sait fabriquer des appareils scientifiques (planisphère, hydroscope), ainsi qu'en témoignent les lettres et ouvrages de son disciple Synésius de Cyrène. Elle tient aussi école de philosophie à Alexandrie. À en juger par les œuvres de Synésius de Cyrène (370-415), sa doctrine se situe dans la tradition de Plotin et de Porphyre. Les historiens anciens insistent sur le fait que, malgré sa beauté, elle resta vierge toute sa vie. Son genre de vie présente des traits qui tiennent pourtant de l'impudeur des cyniques. Elle parcourt les rues d'Alexandrie en proposant son enseignement philosophique et éteint l'amour trop passionné d'un disciple en lui montrant les linges tachés de son flux menstruel. Elle meurt assaillie en pleine rue et mise en pièces par la populace chrétienne d'Alexandrie, qui lui reproche d'empêcher la réconciliation entre le préfet Oreste et le patriarche Cyrille. Cette fin tragique est souvent évoquée dans la littérature moderne comme exemple des méfaits de l'intolérance religieuse.
