Su nombre de nacimiento era Tecuichpo Ixcaxochitzin y fue una de los muchos hijos del emperador azteca Moctezuma II. Tecuichpo nació en una fecha desconocida alrededor de 1509 y de sus primeros años no se sabe nada de su existencia. Tecuichpo entra en la historia en el verano de 1520 cuando las huestes españolas se enfrentaron a los aztecas.
En aquel contexto, fue entregada en matrimonio a su tío, Cuitlahuac, que falleció a los pocos meses a causa de la viruela. Tecuichpo volvió a casarse, esta vez con el primo de Moctezuma, Cuauhtémoc, que sería el último emperador azteca. En 1526, cuando volvía a quedar viuda de nuevo, Tecuichpo se convirtió al cristianismo. Adoptó entonces el nombre de Isabel, pero mantuvo su apellido, Moctezuma, para no olvidar sus orígenes.
En aquella época, Hernán Cortés, quien al parecer había prometido a su padre proteger a la princesa azteca, buscó un nuevo marido para Isabel, Alonso de Grado. Como dote, Cortés le otorgó la extensa encomienda de Tlacopan. Como si de una maldición se tratara, Isabel volvió a ver morir a su esposo.
Fue entonces cuando sufrió uno de los episodios más tristes de su vida, después de la desaparición de su padre. Hernán Cortés abusó de ella y fruto de aquella relación nacería una niña, Leonor, a la que Isabel nunca quiso reconocer. De nuevo se casó con otro hombre elegido por Cortés, Pedro Gallego de Andrade, con quien tuvo un hijo; y de nuevo quedó viuda.
El siguiente y último esposo fue elegido por la propia Isabel. Juan Cano de Saavedra dio a Isabel la paz que tanto tiempo llevaba anhelando. Tuvieron seis hijos, de los que destacan Isabel y Catalina. Estas dos hijas de la última emperatriz azteca abrazaron la vida religiosa e impulsaron la fundación del convento de la Concepción de Ciudad de México, el más antiguo de la ciudad. La propia Isabel de Moctezuma impulsó la creación de un convento agustino en la misma Ciudad de México.
Antes de morir, en el verano de 1550, Isabel de Moctezuma hizo testamento. En el documento de sus últimas voluntades ordenaba la liberación de los indios de su encomienda. Mandó la celebración de misas y parte de sus bienes fueron destinados a obras de caridad.
En una de las crónicas de la época se destacó el cariño que Isabel y Juan se ganaron tanto entre los españoles como entre los mexicanos. "Doña Isabel… aunque se hubiera criado en nuestra España, no estaría más enseñada y doctrinada y católica y de tal conversación y arte, que os satisfaría su manera y buena gracia y no es poco útil y provechosa al sosiego y contentamiento de los naturales de la tierra; porque como es señora en todas sus cosas y amiga de los cristianos, por su respeto y ejemplo más quietud y reposo se imprime en los ánimos de los mexicanos."