公主的生年不詳，在父親劉啟為太子時(前180年至前157年)出生。此時生母王氏僅是太子妾室，公主是她與劉啟生的第一個孩子。前157年，父親劉啟登基為帝，大約在此時她獲得正式的封號——陽信公主。陽信公主因嫁給曹參的曾孫平陽侯曹時(又稱曹壽)，被稱為平陽公主。在景帝四年(前154年)，曹時就已繼承了平陽侯爵位，而兩人成婚的時間已經不可考。曹時有一子曹襄，是否為平陽公主所生，已不可考。
其弟劉徹即位之初，數年無子，皇后陳氏也一直沒有生子。於是平陽公主在家中安排良家子女十餘人。建元二年春(前139年)武帝路過平陽公主家時，家中的謳者衞子夫被武帝看中所幸。公主由此獲賜金千斤。衞子夫上車入宮時，公主拊其背説：“行矣，強飯，勉之！即貴，無相忘。”
元光四年(前131年)曹時逝世。根據史書推斷，公主應該在此後嫁給了汝陰侯夏侯頗，兩人何時成婚已無法考證。元鼎二年(前115年)，夏侯頗因與父親的御婢通姦有罪而自殺。就在同一年，曹襄逝世。曹襄生前所娶的衞長公主就是漢武帝和衞子夫之女。
後來寡居的公主與左右商議長安城中的列侯誰可以成為丈夫的人選。左右皆言衞青可以，公主笑道：“此出吾家，常使令騎從我出入耳，柰何用為夫乎？”左右又説：“今大將軍姊為皇后，三子為侯，富貴振動天下，主何以易之乎？”於是公主同意了這門婚事，向皇后衞子夫説明。告之武帝，下詔衞青與平陽公主成婚。《漢書》記公主與曹時離異再嫁衞青。從《史記》所述的“三子為侯”推斷，公主與大將軍衞青成婚的時間至少在元朔五年(前124年)後。
元鼎六年(前111年)，李延年因擅長音樂得到武帝的接見。一日李延年為武帝獻歌，歌曰：“北方有佳人，絕世而獨立，一顧傾人城，再顧傾人國。寧不知傾城與傾國，佳人難再得！”武帝聽後歎息道：“善！世豈有此人乎？”。平陽公主於是推薦了李延年的妹妹，就是後來受到武帝寵愛的李夫人。
其後，再沒有關於平陽公主的記載。前106年，衞青逝世，與公主合葬。兩人誰先逝世，已不可考。西漢的合葬制是不同墓，據現在考證，平陽公主的墓冢在衞青的廬山冢東側處1300米，當地人稱‘羊頭冢’
