汉景帝刘启与皇后王娡的长女，汉武帝刘彻同胞长姐。出生于汉文帝时期，他的弟弟是汉武帝刘彻。本封阳信公主，因嫁于开国功臣曹参曾孙平阳侯曹寿（曹时），故又称平阳公主。曹寿去世后，平阳公主改嫁汝阴侯夏侯颇。夏侯颇死后，又改嫁大司马、大将军、长平烈侯卫青。死后陪葬于茂陵。

平阳公主再嫁卫青，跟卫青的姐姐卫子夫有很大关系。卫子夫本是平阳侯曹寿府中的讴者（歌女），服侍的正是曹寿的夫人平阳公主（卫青的母亲也是平阳公主家做奴仆）。汉武帝即位后，他的第一位皇后陈氏数年无子，所以平阳公主就把邻近大户女子收买来，养在家中，准备让汉武帝选取为妃。适逢汉武帝在霸上祭扫后，来到平阳侯家中，平阳公主就将这些美女装饰打扮起来，供汉武帝选择。但汉武帝看后，都不满意。接着，平阳公主让讴者助兴，汉武帝看中卫子夫并临幸了她，并带入宫中。卫子夫入宫一年多没再受宠幸。一年后，汉武帝打算释放一批不中用的宫人，在挑选宫人的时候再度见到卫子夫，再度临幸了她。不久卫子夫怀孕，陈皇后的母亲馆陶公主刘嫖命人绑架卫子夫正在建章任职的弟弟卫青，意图杀害，幸亏卫青的同僚公孙敖及时救了他。汉武帝知道后，封卫青为侍中、建章监，卫子夫为夫人，卫家从此富贵。后来，卫青和外甥霍去病在对汉朝对匈奴的战争中立下赫赫战功，使得大汉北方边境得以长治久安。卫家一门五侯，一时名扬天下。

从《史记》所述的“三子为侯”推断，公主与大将军卫青成婚的时间至少在元朔五年（前124年）后。元封五年（公元前106年），卫青病逝。卫青长子卫伉因平阳长公主的关系，继承了长平侯爵位。 按《汉书》记载，平阳公主主动要求与卫青合葬，两人谁先逝世，平阳公主的死因已不可考。西汉的合葬制是不同墓，据现在考证，平阳公主的墓冢在卫青的庐山冢东侧处1300米，当地人称‘羊头冢’。