ثریا دخـتر خلیل اسفندیاری و اوا کارل در اول تیرمـاه ۱۳۱۱ در روستای قهفرخ (فرخ شهر کنونی) (در استان دهم) متولد شد. سپس به اصفهان رفت. او یک برادر کوچک‌تر به نام بیژن داشت. ثریا تا هشت ماهگی در ایران بود و پس از آن خانواده‌اش او را با خود بـه برلین بـردند.

وی کودکی را در برلین گذراند و در پاییز ۱۳۱۶ به اتفاق خانواده‌اش به ایران بازگشـت. در اصـفهان وارد مـدرسه آلمانی‌های مقـیم اصفهان شد و زبان فارسی را نزد معلم خصـوصـی فرا گرفت. تا ۱۳۲۰ در آن مدرسه به تحصیل پرداخت. ولی پس از اشغال ایران در جریان جنگ جهانی دوم مدارس آلمانها تعطیـل شـد. او در ۱۳۲۳ وارد مـدرسه مُبلغ (میسیونر) های انگلیسی شد و تا پانزده سالگی در این مدرسه به تحصیلاتش ادامه داد تا اینکه در ۱۳۲۶ به همراه خانواده‌اش به سوئیس رفت. در آنجا زبان فرانسه آموخت و انگلیسی را نیز بعدها در مؤسسه‌ای در لندن تکمیل کرد.

ازدواج با محمدرضا پهلوی

انتخاب ثریا برای همسری محمدرضا شاه به وسیله خواهر بزرگ‌تر شاه شمس انجام گرفت. شمس در یک مجلس مهمانی در سفارت ایران در لندن که ثریا هم دعوت شده بود، در همان نظر اول او را پسندید و مسئله را با خلیل اسفندیاری در میان گذارد و ثریا با آمادگی قبلی برای روبرو شدن با شاه به تهران آمد.ثریا در خاطرات خود می‌نویسد که بزرگ‌ترین آرزوی او پیش از اینکه ملکهٔ ایران بشود، هنرپیشگی سینما بوده و پیش از اینکه برای اولین دیدار با شاه به کاخ سلطنتی برود با پدرش شرط کرده بود که اگر شاه او را نپسندید یا او از شاه خوشش نیامد، او را به هالیوود بفرستد.

ولی شاه هم مثل خواهرش در اولین نظر او را پسندید و ثریا هم تمایل به این ازدواج پیدا کرد و مراسم نامزدی آنها روز ۶ دی ۱۳۲۹ در نظر گرفته شد. امیدواری آنها این بود که مراسم ازدواج به زودی برگزار شود، ولی ثریا ناگهان دچار بیماری حصبه شد و روز به روز هم بیماریش شدت یافت و همه را دچار نگرانی کرد. ناگزیر مراسم ازدواج به تعویق افتاد. پس از طی دوران نقاهت، تشریفات عقد و ازدواج در نهایت سادگی در ۲۳ بهمن برگزار شد.

بعد از چند سال مـوضوع بچه‌دار شـدن آنها بسیار جدی در دربار مطـرح شد و ملکه مادر مرتباً این مطـلب را با پسرش در میـان می‌گذاشت. شاه در مهر ۱۳۳۳ با پرنسس ثریا به آمریکا رفت و در آنجا آزمایش‌های دقیق پزشکی انجام پذیرفت و در مورد او هیچ چیز غیرطبیعی دیده نشد و سرپرست هیات پزشکی اعلام کردند شما هر دو در کمال سلامت هستید و فقط باید صبر کنید. چند سال بعد نیز روزولت یک پزشک متخصص آمریکایی برای انجام آزمایش‌های لازم از ثریا، به تهران فرستاد. پزشک مذکور نیز هیچ دلیلی برای حامله نشدن وی نیافت.

جداشدن محمدرضا از ثریا

شاه از ثریا خواست تا به سن مورتیز برود و روز ۲۴ بهمن ۱۳۳۶ با تشریفات رسمی تهران را ترک گفت و بعد از آن دیگر هیچ وقت به ایران باز نگشت. در روز ۲۴ اسفند ۱۳۳۶ از وی جدا شد و طلاق او از طریق مجلس شورای ملی اعلام گردید.

شاه نیز متنی به این عنوان تهیه کرد و با ابراز کمال تأسف وتألم و با تذکر اینکه ملکه ثریا پهلوی در تمام مدت همسری شاهنشاه از هیچ گونه خدمت و عطوفت و خیرخواهی نسبت به ملت ایران خودداری نفرموده و از هر حیث شایستگی مقام شامخ خود را داشته‌اند و در این مورد نیز با کمال علاقه و محبتی که فی‌مابین وجود دارد، آمادگی خود را برای قبول هر نوع تصمیمی که از طرف ذات شاهانه اتخاذ شود اعلام فرمودند. با اظهار نظر هیأت مشورتی، موافقت و با صرف نظر از احساسات شخصی خود در برابر مصالح عالیه مهمی تصمیم خویش را به جدایی اتخاذ فرمودند.

زندگی در اروپا

ثریا از آن پس با مقرری قابل توجهی که دربار ایران برای وی تعیین کرده بود، در فرانسه می‌زیست، همچنین لقب پرنسس به وی اعطا شد و دارای گذرنامه سلطنتی بود. او در فیلم «سه چهرهٔ یک زن» Les trois visages d'une femme در ۱۳۴۴ بازی کرد و با کارگردان ایتالیایی فیلم، فرانکو ایندووینا آشنا شد. طبق مصاحبه بی‌بی‌سی با وی بر خلاف شایعات هیچ گونه رابطه احساسی با کارگردان فیلم نداشته و تا پایان عمر همچنان عاشق شاه بوده رابطه او با محمدرضا شاه تا پایان عمر محمدرضا شاه ادامه داشته و رابط بین آن دو اردشیر زاهدی بوده. محمد رضا شاه از او به عنوان تنها عشق زندگیش در کتاب خاطراتش یاد کرده. مجله فرانسوی پاری ماچ (paris match) او را زیبا ترین زن جهان در عصر خود معرفی کرد لقب او در کشور‌های اروپایی پرنسسی با چشمانی زمردین است.

مرگ

ثریا اسفندیاری در ۴ آبان ۱۳۸۰ در سن ۶۹ سالگی بر اثر سکته مغزی در پاریس درگذشت. مراسم تشیع جنازهٔ وی در کلیسایی آمریکایی در پاریس برگذار شد. در این مراسم اشرف پهلوی و غلامرضا پهلوی نیز حضور داشتند. ثریا را در قبرستانی در مونیخ آلمان دفن کردند.

برادر کوچک‌ترش بیژن (۱۳۸۰ - ۱۳۱۶) نیز یک هفته پس از فوت ثریا درگذشت. وی گفته بود: «بعد از او، من هم صحبتی ندارم.»