袁齊嬀雖然出身於官宦家庭，父親是擔任光祿大夫的袁湛，但由於她是小妾所生，母親王氏的地位很低，因此她並不被父親待見，一直長到六歲才被袁湛認可收養。也許是因爲出身問題，使得袁齊嬀從小敏感，這也爲她日後的悲劇埋下伏筆。
袁齊嬀長大後嫁給了劉裕的兒子劉義隆，當時劉義隆還是個郡王，袁齊嬀成爲了宜都王妃。二人哪一年成親的，史料中並無記載，根據其生平考證，應該是在袁齊嬀十五至十八歲之間。成親後，二人的感情很好，很快袁齊嬀便爲劉義隆生下兒子劉劭和女兒劉英娥。公元424年八月，劉義隆榮登大統，是爲宋文帝，袁齊嬀一躍成爲皇后。
袁齊嬀成爲六宮之主後，宋文帝對她的恩寵禮遇很深厚。此時袁齊嬀的孃家卻生活的非常貧困，在袁齊嬀的接濟下才勉強過活。袁齊嬀屢次向宋文帝求取錢財布帛以接濟孃家，宋文帝一般都會答應，但他生性節儉，每次給的財務都不多，錢不超過三五萬，布三五十匹。
這時宮中來了一位潘淑妃，宋文帝對她的寵愛超越了其他人，宮中傳言潘淑妃要什麼有什麼，只要是她有所求，劉義隆無不滿足。袁齊嬀聽後半信半疑，想測試一下傳聞的真假，於是便通過潘淑妃向宋文帝求取三十萬錢接濟家中，沒想到劉義隆一下子就答應了，兩三天便得到了三十萬錢。此事讓袁齊嬀的內心非常憤恨，她心中極度怨恨宋文帝，便稱病不見他，之後劉義隆每次來，她也找各種藉口迴避，就連漢文帝的皇子們前往問候，她也不曾接見。
隨着時間流逝，袁齊嬀的怨恨越來越深，最終因爲怨恨而得了重病。在彌留之際，劉義隆前往探望，拉着袁齊嬀的手問她還有什麼遺言，袁齊嬀卻一言不發，拉上被子蓋住臉，到死都沒有原諒宋文帝。元嘉十七年(440年)七月二十六日，袁齊嬀在顯陽殿病逝，年僅三十六歲，葬於長寧陵。
袁齊嬀死後，劉義隆很悲痛，他命人爲皇后寫了份言辭非常華麗的策文，自己也親自加上八個字“撫存悼亡，感今懷昔”，以表達對皇后的哀思。
