Isabel de Villamartín Thomàs neix el 1837 al poble gallec d’A Guarda, molt a la vora de la frontera portuguesa. El seu pare, Ramon de Villamartín del Villar, era militar liberal com bona part de la seva família. La seva mare, Peregrina Thomàs, era d’un poble de l’Empordà. Tal com explica l’autora en el pròleg d’Horas crepusculares (1865), aviat queda òrfena de pare i marxa a Catalunya amb la seva mare. El febrer de 1856 participa, amb la lectura d’algunes de les seves poesies, en un acte patriòtic militar a Girona. El mateix any publica el seu primer llibre de poesies en castellà, Pembé-Haré, dedicat al seu amic, el crític literari i dramaturg Llorenç Pujol i Boada. El 1857 mor la seva mare.

Passa bona part de la seva joventut entre Girona i Barcelona, on es relaciona amb els principals promotors de la Renaixença, especialment amb el seu protector i defensor, Víctor Balaguer, que arriba a batre’s en duel per la jove poeta als boscos de Vallvidrera. Villamartín també freqüenta les tertúlies literàries que se celebren a casa de l’escriptora barcelonina M. Josepa Massanés, on es llegeixen poesies de Francesc Camprodon, Maria Mendoza de Vives o d’ella mateixa. A partir de 1857 comença a col·laborar a diverses revistes i publicacions periòdiques: El conceller (Barcelona), La Primavera (Girona), La Floresta (Barcelona) i El café (Barcelona) amb poemes i narracions on alterna el castellà i el català. José Antonio Ferrer, director d’El Café, la compara amb l’escriptora Georges Sand.

Participa amb altres autors de la Renaixença en obres poètiques col·lectives com Los trobadors nous (1858), Los trovadors moderns (1859), El libro del obrero (1862), en homenatge a Anselm Clavé, i al Calendari català (1864), revista dirigida per Pelai i Briz.

El 1859, any de la reinstauració dels Jocs Florals de Barcelona, guanya el guardó màxim del certamen, la “Flor Natural”, amb el poema “Clemència Isaura”, on honora l’enigmàtica dama, musa i mecenes dels trobadors occitans de l’Edat Mitjana. El març d’aquest any estrena al Teatre Circ de Barcelona l’obra de teatre Un dia de lágrimas. En els Jocs Florals de Barcelona de 1861 obté la “Viola d’or i plata” pel poema “Creu de Cristo”. Les seves obres estan impregnades per la melangia i el seu abrandat catolicisme. L’Ateneu de Mataró, del qual és membre, li publica La desposada de Déu (1862).

Tot i guardar els seus lligams catalans, el 1863 s’instal·la a Madrid on publica Horas crepusculares (1865), un recull de cantares i seguidillas, gènere conreat també per altres escriptors de la seva generació. Des de 1871 col·labora a El Correo de la Moda, revista dirigida per la seva amiga, l’escriptora Ángela Grassi. El 10 de maig de 1875 hi escriu el poema líric “La mancha de la mora”, dedicat a Joaquin González Fiorí, diputat per Cáceres per l’esquerra liberal, amb qui s’havia de casar si no hagués patit la malaltia que la va portar a la mort el 1877 mentre es refeia en l’establiment balneari de Josep Martí de la Garriga on hi passava algunes temporades.