Succeí a son pare als catorze anys, heretant una gran fortuna procedent de la seua poderosa família, els Mendoza, això va fer que es convertira en una de les pretendents més desitjades. La casaren amb personatges de la Cort de l'emperador Carles V, primer es pensà en Fernando Álvarez de Toledo, però el seu primer matrimoni fou amb Enric III de Nassau-Dillenburg, vescomte d'Anvers i senyor de Breda, amb qui es casà el 1524 a Burgos. Es quedaren a Castella mentre es renovava el castell de Breda, per Rombout II Keldermans, seguint les idees del matrimoni de convertir un palau medieval en un de renaixentista. El 1530 es traslladaren a Breda i Mencía, educada en la Cort, va fer del castell un lloc d'encontre per a artistes i humanistes. Allà va convidar humanistes com el valencià Joan Lluís Vives, pintors com Jan van Scorel i Bernard van Orley, a més de reunir-hi una col·lecció pictòrica important, amb pintors com Hieronymus Bosch inclòs. El mateix va fer amb la literatura, escrivint ella mateixa en grec, llatí i holandès. També emprengué obres importants, com l'ampliació del castell dirigida per un bolonyès, la decoració de la Capella del Príncep (Prinsenkapel) i de l'Església de Nostra Senyora de Breda, on es troba aquesta capella.
A València, com a virreina consort, va continuar la seua tasca com a mecenes, enfortint els contactes culturals de València amb els Països Baixos. Continuà amb la seua col·lecció d'art, demanant al seu agent d'Anvers, Arnoa del Plano, que li enviara noves obres de Hieronymus Bosch. Una d'aquestes és del Tríptic de la Passió, actualment conservada al Museu de Belles Arts de València. Després de la seua mort passà per disposició testamentària a la Capella dels Reis del Convent de Sant Doménec, després d'haver estat al castell d'Aiora, i amb les desamortitzacions passà al referit museu.[5]
Mencía de Mendoza va morir sense descendents. Escollí soterrar-se amb una senzilla làpida als peus del sepuclre dels seus pares a la Capella dels Reis del convent de Sant Doménec de València.