Isabel era a filha mais velha do rei Pedro III de Aragão e de Constança de Hohenstaufen, princesa da Sicília. Por via materna, era descendente de Frederico II, sacro imperador romano-germânico, pois seu avô materno era Manfredo de Hohhenstauffen, rei da Sicília, filho de Frederico II. Teve cinco irmãos, entre eles os reis aragoneses Afonso III e Jaime II. Foi ainda sobrinha materna de Santa Isabel da Hungria, também considerada santa pela Igreja Católica.

Aos 11 anos de idade, em 11 de fevereiro de 1282, casou-se por procuração em Barcelona com o soberano d. Dinis I de Portugal, tendo celebrado a boda ao passar a fronteira da Beira, em Trancoso, razão pela qual o rei acrescentou essa vila ao dote entregue à rainha, e que já compreendia várias outras vilas portuguesas. Desse casamento, nasceram os filhos Constança (que se casou com o rei Fernando IV de Castela) e d. Afonso IV (sucessor do pai no trono de Portugal).

Este infante, herdeiro do trono, sentiu a sua posição ameaçada pelo apoio do pai a um filho bastardo, Afonso Sanches, e pretendia iniciar uma batalha em 1325, mas a rainha Isabel conseguiu serenar os ânimos, sendo assim conhecida como 'Rainha da Paz'. Nesse mesmo ano morreu d. Dinis, e em seguida Isabel teria peregrinado ao santuário de Santiago de Compostela.

Recolheu-se por fim no então Mosteiro de Santa Clara-a-Velha, em Coimbra (cidade da qual se tornaria padroeira), vestindo o hábito da Ordem das Clarissas, mas não fazendo votos (o que lhe permitia manter sua fortuna, usada para a caridade). Só saiu do mosteiro uma vez, pouco antes da morte, em 1336, aos 65 anos de idade. Foi quando o filho Afonso, já rei de Portugal, declarou guerra ao sobrinho d. Afonso XI de Castela (neto materno de Isabel). A rainha foi então a Estremoz, cavalgando em sua mula por muitos dias, e se colocou entre os exércitos adversários, evitando a guerra. Mas a paz só chegaria três anos após sua morte, pelo tratado assinado em Sevilha em 1339.

Isabel faleceu, tocada pela peste, em Estremoz, tendo expressado no testamento o desejo de ser sepultada no mosteiro de Coimbra onde viveu. Conta-se que, na demorada viagem de Estremoz a Coimbra, sob forte calor, do ataúde começou a escorrer um líquido que se supunha provir da decomposição cadavérica. Entretanto, em vez do mau cheiro esperado, saía um aroma suavíssimo do ataúde. Seu corpo encontra-se incorrupto num túmulo de prata e cristal no novo convento de Santa-Clara-a-Nova, construído no século XVII.