Isabel va néixer com a descendent d'una branca col·lateral de la dinastia Aviz que havia governat Portugal des de 1385. Els seus pares eren Joan, conestable de Portugal, el fill més jove supervivent de Joan I de Portugal, i la seva meitat neboda i esposa, Isabel de Portugal. Barcelos, filla del duc de Bragança, fill il·legítim del rei. Es va casar amb el rei Joan II de Castella com a segona esposa. La seva primera esposa, Maria d'Aragó, li havia donat quatre fills, tot i que només n'havia sobreviscut un, el futur Enric IV de Castella. Enric havia estat unit a Blanca II de Navarra en un matrimoni no consumat durant set anys i s'anomenava "El Impotente". Per això, Joan va decidir buscar una altra dona, preferiblement amb una princesa francesa. No obstant això, el seu assessor i amic de confiança, Álvaro de Luna, va decidir que una aliança portuguesa era millor políticament, i va negociar un partit amb la molt més jove Isabella.[1] Els dos es van casar el 22 de juliol de 1447 quan Joan tenia 42 anys i Isabella 19.[2]
L'any 2006, amb motiu de la restauració de la Cartoixa de Miraflores, la Direcció General de Patrimoni i Béns Culturals de la Junta de Castella i Lleó va decidir fer l'estudi antropològic de les restes mortals de Joan II i de la seva segona esposa, les quals estaven enterrats a la cripta sota el sepulcre reial, així com l'estudi de les restes dipositades a l'interior del sepulcre de l'infant Alfonso de Castilla, el sepulcre del qual està col·locat en un lateral de la mateixa església. L'estudi antropològic va ser realitzat per Luis Caro Dobón i María Edén Fernández Suárez, investigadors de l'àrea d'Antropologia Física de la Universitat de León.[3] L'esquelet del rei Joan II estava gairebé complet, a diferència del de la seva dona, la reina Isabel de Portugal, del qual només en quedaven diversos ossos.[4]