Isabel de Farnesio nació en Parma el 25 de octubre de 1692. Era hija de Eduardo de Farnesio, heredero del ducado de Parma, y de Dorotea Sofía de Neoburgo. Fue la segunda descendiente de este matrimonio.
Durante sus primeros años, vivió en Parma rodeada de lujos debido a su linaje. Su padre falleció cuando ella tenía solo un año, y fue tutelada brevemente por su abuelo, el duque Ranuncio II y posteriormente por su tío Francisco, quien se convirtió en su padrastro tras casarse con su madre.
Isabel recibió una educación de alta calidad con preceptores de renombre, estudiando gramática, retórica, historia y geografía. Aprendió varios idiomas, incluyendo francés, toscano, castellano, griego y latín. Además, se formó en artes como la música, el baile y la pintura, destacándose en el clavicordio y recibiendo lecciones del pintor Avanzini. Su amor por la lectura la llevó a poseer una de las mejores bibliotecas de Europa.
Aunque tenía un cuerpo esbelto y atractivo, la viruela dejó marcas en su rostro desde niña. Isabel tenía un carácter fuerte y una personalidad autoritaria, ejerciendo una gran influencia.
La muerte de su hermano mayor, Alejandro Ignacio, en 1693, y de su padre, Eduardo, en 1693, la situaron como tercera en la línea de sucesión del ducado de Parma. Tras la muerte de su tío y padrastro Francisco en 1695 y posteriormente de Antonio Farnesio, Isabel se convirtió en la heredera única de los estados de los Farnesio y los Medici a partir de 1743.
El 14 de febrero de 1714, falleció María Luisa de Saboya, primera esposa de Felipe V. La princesa de Ursinos y el consejero Jean de Orry consideraron necesario que Felipe V, aún joven y activo, se casara de nuevo. La princesa de Ursinos, con gran poder, fue encargada de encontrar una nueva esposa para el rey. El cardenal Alberoni, arzobispo de Málaga, recomendó a Isabel de Farnesio, describiéndola de manera engañosa como una princesa sumisa y obediente, lo cual complació a la princesa de Ursinos.
El matrimonio por poderes se celebró a mediados de 1714, y Isabel emprendió el viaje a España, deteniéndose en Francia para conocer la vida política española. En su camino, visitó a su tía materna, Marina de Neoburgo, quien le advirtió sobre el control que ejercía la princesa de Ursinos sobre el rey. Al llegar a España, la princesa de Ursinos recibió a Isabel en Jadraque el 22 de diciembre de 1714, pero fue expulsada inmediatamente por Isabel tras una falta de respeto protocolar.
Isabel se reunió con Felipe V el 24 de diciembre de 1714 en el palacio del Infantado de Guadalajara, donde se ratificó la boda. Felipe V apoyó la expulsión de la princesa de Ursinos y de sus colaboradores, y la reina se ganó rápidamente el afecto de los españoles al eliminar el partido francés de la corte, aunque pronto decepcionó al reemplazarlos por italianos.
Isabel de Farnesio, aunque no tenía un gran talento político, disfrutó de un considerable poder durante casi cincuenta años en la historia de España. Con la ayuda del cardenal Alberoni y el padre Daubenton, Isabel influenció significativamente en Felipe V, cambiando la política exterior española y centrándola en Italia para recuperar territorios perdidos por el Tratado de Utrecht.
Isabel fue una madre ambiciosa y poco amorosa, dedicando su tiempo a las intrigas políticas para asegurar un brillante futuro a sus hijos. Federico II de Prusia la describió como una mujer con una personalidad compleja, formada por la soberbia de un espartano, la tozudez de un inglés, la sutileza italiana y la vivacidad francesa.
Felipe V, conocido por su promiscuidad y puritanismo, sufría frecuentes dolores de cabeza y depresiones, por lo que tras la muerte de su primera esposa, era prioritario encontrarle una nueva esposa. Isabel se dedicó a complacer al rey, utilizando su influencia en asuntos de estado.
Tras la muerte de Felipe V en 1746, su hijo Fernando VI subió al trono y desterró a Isabel a la Granja de San Ildefonso en Segovia. Durante su exilio, Isabel mantuvo correspondencia con sus hijos y llevó una vida cultural activa. A la muerte de Fernando VI en 1759, sin descendencia, su hijo Carlos III fue nombrado rey de España.
Isabel retornó a la corte madrileña y actuó como regente hasta la llegada de Carlos III. Asesoró a su hijo en asuntos políticos, aunque nunca tuvo buena relación con la esposa de Carlos III, María Amelia de Sajonia.
Isabel se retiró al Palacio Real de Aranjuez en 1765 y murió el 11 de julio de 1766 a los setenta y tres años. Fue enterrada junto a Felipe V en el Palacio Real de la Granja de San Ildefonso.
El legado artístico de Isabel incluye una importante colección de arte, especialmente de Murillo. Su vida refleja cómo el sexo y la ambición fueron fundamentales para alcanzar el poder en la España de los monarcas.