Nasce ad Alessandria nel 1876 ma vive la sua infanzia fra Vercelli e Milano. Nel 1888 si trasferisce a Porto Civitanova Marche dove il padre, la cui figura ha sulla sua formazione un grande peso, ottiene la dirigenza di uno stabilimento industriale. A quindici anni viene sedotta da un impie­gato della fabbrica, Ulderico Pierangeli, che sposa nel 1893, interrompendo bru­scamente il periodo della sua adole­scenza per una vita coniugale oppres­siva e frustante, descritta con grande forza nel suo primo romanzo Una donna (1906). Dopo la nascita del  figlio (1895) ed un periodo di forte depress­ione, cerca di realizzare le sue idee umanitarie e socialiste, già radicate negli anni precedenti, iniziando un'intensa attività letteraria e giorna­listica nel campo dell'emancipazione femminile. Il suo impegno in questo settore si protrae infatti per oltre un decennio, dal 1898 al 1910. Nel 1899 si trasferisce a Milano con il marito, dove collabora e, successivamente dirige, il settimanale l'Italia femminile. Nel 1902 si stabilisce a Roma. Nella capitale inizia una relazione con Giovanni Cena, direttore di Nuova Antologia, attraverso il quale entra in contatto con l'ambiente intellettuale romano. Durante questi anni rielabora, seguendo i suggerimenti di Cena, le sue esperienze biografiche fino ad allora. Nel romanzo Una donna, in cui confluiscono questi pensieri, segnato dalla formazione positivista, socialista e femminista della scrittrice, i fatti biografici sono rivisi­tati con un tono generale di distacco e di oggettività.

Il testo pubblicato nel 1906 raccoglie ampi consensi anche all’estero sebbene in alcuni casi si gridasse allo scandalo.

Nel secon­do decennio del Novecento continua il suo impegno nel movimento femminista e prosegue la sua attività umanitaria e giornali­stica. Collabora alla Tribuna, al Resto del Carlino e alla Grande Illustrazione, di cui diviene direttrice nel 1913. In questi anni di grande vivacità culturale entra in contatto con vari ambienti intellettuali e con importanti personalità come Emilio Cecchi, Marinetti, D'Annunzio. Centrali nella sua vita rimangono comunque le relazioni senti­mentali che intraprende numerose con intellettuali e artisti del tempo (la più tormentata rimane forse quella con il poeta Dino Campana). Della produzione letteraria, a cui si affianca quella intensissima di giorna­lista, si deve citare 11 Passaggio (1919) che segna l'adesione della Aleramo ad un lirismo dove, al procedimento nar­rativo distaccato della prosa precedente, si sostituisce l'io di impronta fondamentalmente dannunziana.

Seguono poi alcune raccolte di prose: Andando e stando ed il primo volume di poesie Momenti (1920) in cui domina un intenso lirismo. Nel 1924 viene rappresentato il poema drammatico in tre atti Endimione dove dichiarato è il debito al ridondante estetismo di  D’Annunzio. Motivi e temi già elaborati, ma trattati in veste più matura ed elaborata, pervadono Nuove poesie 1928-34, raccolta apprezzata soprattutto dalla critica. La produzione narrativa prosegue invece nel 1927 con Amo dunque sono, sorta di epistolario amoroso, ed Il frustino (1932) di carattere ancora molto autobiografico. Nel periodo fra le due Guerre, Sibilla inizia ad avere quelle difficoltà finanziare che la accompagnano per tutta la vita, (nel 1925 aderisce al Manifesto degli Intellettuali antifascisti, che le preclude diverse strade lavorative) e che non cessano nemmeno quando si iscrive nel 1933 all’Associazione nazionale fascista donne artiste e laureate. Sempre durante questo anno riceve il premio Latinitè per il volume Gioie d’occasione, testo che raccoglie memorie e schizzi di personaggi da lei conosciuti. Dopo la guerra aderisce al partito comunista e inizia un'intensa attività politica e cultura­le in cui esprime tutto il suo impegno a favore del miglioramento dell’umanità. Muore a Roma nel 1960 dopo una lunga malattia.