Дочь надворного советника и писателя, семья принадлежала к франкфуртскому патрициату. Отец умер, когда девочке было 6 лет. Воспитывалась во франкфуртской обители для знатных дам. Дружила с Беттиной фон Арним и всем семейством Брентано. Выход ее дебютной книги стихов приветствовал Гёте.
Её первой большой и безответной любовью был Фридрих Карл фон Савиньи (в 1804 он женился на Кунигунде Брентано, сестре Беттины фон Арним и Клеменса Брентано). Впоследствии сблизилась с филологом-античником, исследователем мифологий мира Георгом Фридрихом Крейцером, который был женат и не мог разделить её чувство. В отчаянии она покончила с собой, бросившись в Рейн.
Очерк о дружбе Гюндероде и Беттины фон Арним (1915) принадлежит А.Герцык. Повесть о поэтессе «Нет места. Нигде» написала Криста Вольф (1979, рус. пер. 1983). Немецкая писательница и журналистка Вальтрауд Шаде создала о Гюндероде пьесу «Смерть на Рейне» (2006). Поэтесса стала также героиней оперы немецкого композитора Райнера Рубберта по либретто Тани Лангер Клейст (2008).