Leonor de Portugal nació en Torres Vedras el 18 de septiembre de 1434. Era una de los nueve hijos de Eduardo I y Leonor de Aragón y Alburquerque, aquella a la que llamaban "Rica hembra". Pocos días antes de cumplir 4 años, su padre falleció y subió al trono su hermano Alfonso V, asumiendo su madre la regencia del reino. En aquel momento, esta estaba embarazada de Juana, quien terminaría convirtiéndose en la esposa de Enrique IV de Castilla.
Las trifulcas de la corte provocaron la marcha de la reina madre, quien se tuvo que exiliar a Castilla en 1440, cuando su cuñado, Pedro de Portugal, le arrebató la regencia. Leonor, que entonces tenía 6 años y estaba enferma, vio a su madre marchar de su lado.
La pequeña vivió en la corte lusa hasta que eligieron su destino lejos de la península Ibérica. En 1451, Leonor se hacía a la mar, donde sufrió ataques piratas y terribles tormentas. Cuando su prometido, el emperador Federico III de Habsburgo fue a su encuentro en Siena, quedó desconcertado al ver ante sí a una muchacha débil y enfermiza.
Roma fue el escenario elegido para que se casaran el 16 de marzo de 1452. Tres días más tarde, ambos eran coronados emperadores por el papa Nicolás V. Leonor tuvo que aprender a soportar a un marido obsesionado con ver alejar del entorno de su mujer a todo lo que le recordara a Portugal y llegó incluso a pensar que la muerte prematura de alguno de sus hijos era debida a la comida que su esposa ordenaba cocinar y que le recordaba a su patria. Uno de sus hijos heredó el imperio como Maximiliano I, quien sería, años después, suegro de la reina Juana I de Castilla.
Leonor de Portugal falleció el 3 de septiembre de 1467 y fue enterrada en un monasterio cisterciense.