Jedan dio djetinjstva provela je u rodnom gradu Ogulinu, a preostali u Zagrebu, u djedovoj kući. Udala se u 18. godini za dr. Vatroslava Brlića, uglednog hrvatskog političara, i otad je živjela u Slavonskom Brodu, gdje su i nastala sva njena djela. Bila je vrlo obrazovana i načitana, govorila je i pisala francuski, njemački, ruski i engleski jezik.

Djela su joj imala velik broj izdanja i prevedena su na petnaestak jezika. Brlić-Mažuranić je prva književnica akademik, a četiri puta predložena je za Nobelovu nagradu za književnost. Često nazivana hrvatskim Andersenom, zbog virtuoznosti kao pripovjedača za djecu,  i hrvatskim Tolkienom, zbog posezanja u fantastični svijet mitologije, Brlić-Mažuranić svojom originalnošću i svježinom ravnopravno stoji rame uz rame s velikanima dječje književnosti.

Još dok je pisala o šegrtu Hlapiću, patila je od depresije. Unatoč napokon dočekanom statusu priznate književnice, koji je zadobila nakon izdavanja Čudnovatih zgoda šegrta Hlapića i Priča iz davnine, prevladali su obiteljski problemi i nesreće koje su se zaredale. Godine 1919. umrli su joj i majka i suprug, a obitelj zapada u novčane probleme zbog pretjerane rastrošnosti sina. Osim toga, vrlo se mlada udala i već u osamnaestoj godini rodila prvo dijete za kojim je uslijedilo još šestero, od kojih je dvoje umrlo. Cijeli je život bila podvojena između dužnosti i snova. Kako se približavala šezdesetoj godini života, sve je češće bila bolesna, posljednje je godine provela sama, a 21. rujna 1938. u svojoj 64. godini, u bolnici na Srebrnjaku u Zagrebu, odlučila si je oduzeti život.