본관은 파평(坡平)이다. 판중추부사 증영의정 윤번(尹璠)의 딸이다.
1418년(태종 18) 홍주군아(郡衙)에서 태어났다. 1428년(세종 10)에 가례를 행하였다. 처음에는 삼한국대부인(三韓國大夫人)에 수봉되었다가 이후 낙랑부대부인(樂浪府大夫人)에 수봉되었다.
1452년(단종 즉위년) 수양대군(首陽大君)이 김종서(金宗瑞) 등을 제거하는 거사 때 모의가 새어나가 손석손(孫碩孫) 등이 만류하였다. 그러나 수양대군이 중문에 이르자 정희왕후가 갑옷을 들어 입혀서 용병(用兵)을 결행하게 하였다.
1455년(세조 1) 왕비에 책봉되었다. 1457년 존호를 자성(慈聖)이라 하였다. 1469년(예종 1) 흠인경덕선열명순휘의(欽仁景德宣烈明順徽懿)의 존호를 더하였다. 또 1471년(성종 2) 원숙휘신혜의신헌(元淑徽愼惠懿神憲)을 가상하였다.
세조가 죽자 예종이 19세의 나이로 즉위했는데, 재위 1년 2개월 만에 죽었다. 세조의 맏아들인 덕종(德宗: 예종의 형)의 둘째 아들 자을산군(者乙山君: 뒤의 성종)이 예종의 뒤를 이어 즉위했다. 그런데 성종의 즉위는 예종이 죽은 바로 그날 이루어졌다. 이는 조종조(祖宗朝)에 전례가 없는 일이었다.
예종의 아들 제안대군(齊安大君)이 어렸고, 또 성종에게 형 월산대군(月山大君)이 있었는데도 바로 그 날 즉위한 것은 정희왕후의 결단에 의한 것이었다. 성종이 즉위할 때의 나이가 13세였으므로 정희왕후가 7년 동안이나 섭정하였다.
1483년 3월 30일 온양에 있다가 행궁에서 죽으니 수가 66세였다.
덕종·예종과 의숙공주(懿淑公主) 등 2남1녀를 두었다. 시호는 자성흠인경덕선렬명순원숙휘신혜의신헌정희왕후(慈聖欽仁景德宣烈明順元淑徽神惠懿神憲貞熹王后)이다. 능호는 광릉(光陵)으로 경기도 남양주시 진접읍 부평리에 있다.