Ultimogenita della coppia marchionale di Mantova, fu educata alla Ca' Zoiosa, la scuola umanistica fondata a Mantova da Vittorino da Feltre. Giovinetta di brillante intelligenza, si dice che all'età di sette anni conoscesse perfettamente il greco antico.
Perché non destinata a una politica matrimoniale, probabilmente per via di ristrettezze economiche che impedirono di crearle una dote adeguata, o perché, promessa sposa a Oddantonio II da Montefeltro, preferì la vita religiosa, dopo la morte del padre avvenuta nel 1444. Sciolto il contratto nuziale, il 2 febbraio 1445, accompagnata dai fratelli tra due ali di folla, entrò nel monastero di Santa Lucia[3] a Mantova, dove rimase fino alla morte.
Cecilia è soprattutto famosa per la medaglia che il fratello le fece dedicare nel 1447, forse in compensazione delle sue sventure personali, da Pisanello, dove venne ritratta, sul verso, accanto a un unicorno, simbolo di purezza verginale. La medaglia, per l'eleganza e la purezza di motivi, è considerata il capolavoro dell'artista[4].