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Dama da nobreza francesa nascida em Hôtel de Breteuil, Paris, uma das primeiras pessoas que explicou o cálculo de Newton e o de Leibniz e sempre debateu sobre a comparação entre a filosofía natural newtoniana e o covitalismo de Lebniz. Descendente de uma ilustre, nobre e rica família francesa, era filha do Barão De Breteuil, então Introdutor de Embaxadores da corte do rei Luis XIV de França, em Versailles.
Muito inteligente, recebeu excelente educação por parte de seus preceptores e tutores no castelo de Breteuil, e sempre demonstrou grande facilidade em aprender línguas, ciências e matemática. Aos doze anos lia, falava e escrevia fluentemente alemão, latim e grego e passava a maior parte de seu tempo trancada em seus aposentos, estudando. Também possuía taqlento artístico e adorava dançar, tocar clavicórdio e cantar árias de ópera, fazia teatro e, nas horas vagas, practicava equitação.
Aos 19 anos, casou-se por conveniencia com o Marquês Florent-Claude Du Châtelet-Lomont, nobre cavaleiro e oficial do Exército de Sua Cristianísima Majestade. Após três filhos o casamento foi desfeito em comum acordo, pis ela não se adaptou a vida militar do marido, arredia aos salões da vida na corte de Versailles. Aos 24 aoos teve por amante Louis François Armand de Vignerot Du Plessis, 3er duque de Richelieu (1696-1788) por cerca de um ano e meio e com quem aprofundou seus conhecimentos em literatura e filosofía.
Em seguida começou a estudar geometria com o matemático, astrônomo e físico da Academia de Ciencias, Moreau de Maupertuis, um ardente defensor das teorias de Newton. Conheceu Voltaire (1733), dez anos mais velho que ela, com quem manteria um longo romance e realizaria um grande número de experimentos. Ele a aproximou do Duque de Richelieu e viabilizou sua introdução nos meios científicos e do governo. Participou (1737) de um concurso da Academia das Ciencias de França, para o melhor ensaio sobre a natureza do fogo. Fez uma revisão da teoria gravitacional de Newton que publicou no Journal des Savants um ano mais tarde. Escreveu um texto de física em francês, intitulado Institucións de Física, publicado de forma anónima (1740).
Grávida de um de seus amantes, Jean-François, Marquês de Saint-Lambert (1716-1803), iniciou (1745) uma tradução comentada do Principia de Newton, porém só publicada postumamente dez anos depois (1759). Como prevendo uma fatalidade, termina a tradução pouco antes de dar a luz a uma filha no Palacio Ducal de Lunéville. Faleceu poucos dias depois de problemas pós parto e o rei polonês Estanislao I ordenou que se fizessem funerais nacionais em sua honra, e foi sepultada na catedral de Lunéville. Para completar o seu trágico romance de menos de dois anos com o capitão Saint-Lambert, a criança também não sobreviveu.