Figlia di un notaio, studia disegno con l’incisore Marcantonio Raimondi a Bologna, da quale apprende l’arte della miniatura e della scultura in marmo e terracotta. Nella Vita a lei dedicata Giorgio Vasari racconta della sua grande abilità a incidere noccioli di ciliegie o pesche con scene affollate di figure. Nel Museo Civico Medievale di Bologna è conservata una sua aquila a due teste in filigrana d’argento con incastonati undici noccioli di pesca, ciascuno dei quali presenta una figura per lato: un apostolo e una santa. Ma Properzia esegue anche figure tradizionali per il baldacchino e l’altare maggiore della chiesa di Santa Maria del Baraccano, attirandosi per questo l’invidia dei rivali. Successivamente vince il concorso per la realizzazione di due formelle in marmo sul tema della castità di Giuseppe per la basilica bolognese di San Petronio, eseguite tra il 1525 e il 1526. Secondo Vasari la formella con Giuseppe e la moglie di Putifarre sarebbe stata dettata all’avvenente Properzia dalla passione non ricambiata per un giovane bolognese, forse il collega Anton Galeazzo Malvasia, con il quale sembra comunque convivesse. Nel 1520 è citata in giudizio per aver danneggiato la proprietà di un vicino e nel 1525 per aver graffiato la faccia del pittore Vincenzo Miola. Testimone d’accusa in quest’ultimo processo è il collega Amico Aspertini, forse determinato a stroncare col Miola la carriera della pericolosa rivale. Sotto la supervisione del Tribolo esegue diversi lavori. Un bassorilievo marmoreo del conte Guido Pepoli a lei attribuito testimonia della protezione che ella avrebbe ricevuto da tale famiglia. Le si attribuiscono anche alcuni rilievi e capitelli in Palazzo Salina-Amorini e, sempre a Bologna, gli intagli del cortile di Palazzo Grassi. Muore di peste nel 1530, alla probabile età di 39 anni. Vasari racconta che Clemente VII, trovandosi a Bologna per incoronare Carlo V, apprese con rammarico la scomparsa della scultrice che avrebbe voluto incontrare.