Старшая дочь Франческо Гонзага, маркграфа Мантуи, и Изабеллы д’Эсте. В сентябре 1509 года вышла замуж за Франческо Мария делла Ровере, герцога Урбинского и племянника папы Юлия II. В 1516 году преемник Юлия, Лев X, захватил Урбино, и герцогская чета была вынуждена бежать к родителям Элеоноры. Обратно они вернулись через пять лет, когда, воспользовавшись смертью папы, Франческо Мария возвратил свои владения.
Дети Элеоноры:
Известен портрет герцогини, написанный Тицианом около 1537 года. Помимо этого Элеонору Гонзага называют возможной моделью великого венецианца для картин Девушка в меховой накидке и La bella, а также прототипом «Венеры Урбинской».