Thái Thị Huyên sinh trưởng tại thôn Đức Nam, xã Diên Lâm, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An.

Cha bà là ông Thái Văn Giai, một nhà Nho và là bạn học của ông Phan Văn Phổ, thân sinh Phan Bội Châu. Vì mối quen biết này mà Phan Bội Châu và Thái Thị Huyên đã có lễ đính hôn lúc tuổi hãy còn nhỏ.

Năm Mậu Tý (1888), hai người làm lễ cưới do sự sắp đặt của gia đình hai bên. Chung sống được tám năm mà bà vẫn chưa sinh con, nên bà đã cưới vợ thứ (Nguyễn Thị Em) cho chồng theo tục lệ xưa. Chẳng bao lâu sau, người vợ thứ thất sinh được một con trai (Phan Nghi Đệ) và bà Huyên cũng sinh được một trai (Phan Nghi Huynh).

Cuối năm Giáp Thìn (1904), Phan Bội Châu rời Huế để chuẩn bị qua Nhật Bản hoạt động. Trước khi ra đi (1905), ông đã tự viết hai tờ giấy ly dị vợ để rủi có bề gì không liên lụy đến hai bà.

Đến 20 năm sau, bà Huyên mới gặp lại chồng chỉ nửa giờ, khi ông bị nhà cầm quyền Pháp bắt về nước năm 1925, rồi lại xa cách mãi.

Ngày 1 tháng 4 năm Bính Tý (21 tháng 5 năm 1936), bà Thái Thị Huyên từ trần, thọ 70 tuổi.

Chép về bà, trong Từ điển nhân vật lịch sử Việt Nam có đoạn:

Năm 23 tuổi, bà kết duyên cùng Phan Bội Châu, hết lòng trọn đạo làm dâu nhà họ Phan. Nhà chồng nghèo, cha chồng bệnh hoạn, một tay bà tần tảo bán buôn, lo liệu vun quén giúp chồng nuôi chí lớn, bạn chồng tới lui nhiều, bà vẫn cần cù chăm lo tiếp đãi. Chồng đỗ giải nguyên, bà vẫn thản nhiên sống cuộc đời bình dị. Chồng xuất dương cứu nước, suốt mấy mươi năm bà vò võ nuôi con...[2]