При жизни опубликовала менее десяти стихотворений (большинство источников называют цифры от семи до десяти) из тысячи восьмисот, написанных ей. Даже то, что было опубликовано, подверглось серьёзной редакторской переработке, чтобы привести стихотворения в соответствии с поэтическими нормами того времени. Стихи Дикинсон не имеют аналогов в современной ей поэзии. Их строки коротки, названия, как правило, отсутствуют, и часто встречаются необычная пунктуация и использование заглавных букв. Многие её стихи содержат мотив смерти и бессмертия, эти же сюжеты пронизывают её письма к друзьям.
Хотя большинство её знакомых знали о том, что Дикинсон пишет стихи, масштаб её творчества стал известен только после её смерти, когда её младшая сестра Лавиния в 1886 году обнаружила неопубликованные произведения. Первое собрание поэзии Дикинсон было опубликовано в 1890 году и подверглось сильной редакторской правке; полное и почти неотредактированное издание было выпущено в 1955 году Томасом Джонсоном. Хотя публикации вызвали неблагоприятные отзывы критики в конце XIX и начале XX века, в настоящее время Эмили Дикинсон рассматривается критикой как один из величайших американских поэтов.
Родилась в Новой Англии в пуританской семье, жившей в Массачусетсе с XVII века. Отец, Эдвард Дикинсон, был юристом и политиком, долгое время входил в палату представителей и сенат штата, был конгрессменом США. Мать — Эмили Дикинсон, урождённая Норкросс. Эмили была средней из трёх детей: брат Уильям Остин (известен как Ости) был на год старше её, а сестра Лавиния — на три года младше. В доме в Амхерсте, где родилась Эмили Дикинсон, сейчас находится её мемориальный музей.
Посещала начальную школу на Плезэнт-Стрит в Амхерсте. В 1840 году начала одновременно с сестрой обучение в Академии Амхерста, которая только за два года до этого стала принимать девочек. В академии провела семь лет, пропустив несколько семестров по болезни. Изучала английский, латынь, литературу, историю, ботанику, геологию, психологию и арифметику. Многие знакомства, начатые в Академии, продолжились в течение всей жизни Эмили Дикинсон. Закончила академию летом 1847 года, затем с 10 августа по 25 марта 1848 года обучалась в женской семинарии Маунт-Холиоук, в 16 км от Амхерста. Причины её ухода из семинарии неизвестны. После семинарии вернулась в семью родителей в Амхерст и всю оставшуюся жизнь прожила там, редко удаляясь от дома более чем на пять миль.
В апреле 1844 года двоюродная сестра Эмили, София Холланд, с которой она была в близких отношениях, умерла от тифа. Это оказало на Эмили Дикинсон серьёзное влияние, она стала столь меланхоличной, что родители отправили её в Бостон для восстановления. Позже она некоторое время проявляла интерес к религии и регулярно посещала церковь, но в 1852 году прекратила, так и не сделав формального заявления о своей вере.
Несмотря на строгие пуританские нравы в семье, Дикинсон была знакома с современной литературой. В частности, друг её семьи Бенджамин Франклин Ньютон познакомил её с поэзией, в частности, Вордсворта и Эмерсона.
Весной 1855 года вместе с матерью и сестрой совершила одно из самых дальних своих путешествий, проведя три недели в Вашингтоне, где её отец представлял Массачусетс в Конгрессе, а затем две недели в Филадельфии. В частности, в Филадельфии она познакомилась со священником Чарльзом Уодсуортом, который стал одним из её ближайших друзей, и, несмотря на то, что впоследствии они виделись только дважды, вплоть до своей смерти в 1882 году оказывал на неё серьёзное влияние.
Соседи считали её эксцентричной, в частности, за то, что она всегда надевала белое платье и редко выходила приветствовать гостей, а позже и вовсе не покидала своей комнаты. Большая часть её друзей не были с ней лично знакомы, а лишь вели с ней переписку.
После расставания в 1862 году с человеком, которого она любила, практически перестала общаться с людьми, не считая родных и самых близких друзей.
Дикинсон писала, что мысль о публикации «ей чужда, как небосвод — плавнику рыбы». Первая книга стихов «Poems by Emily Dickinson» вышла посмертно, в 1890 году, и имела определённый успех. За этой публикацией последовали многие другие. Ныне считается одной из важнейших фигур американской и мировой поэзии. Самый читаемый в мире и в своей стране американский поэт всех времён.
Джон Бойнтон Пристли отзывался о ней так:
Стихи Дикинсон привлекали многих композиторов, среди которых Сэмюэл Барбер, Элиотт Картер, Аарон Копланд, Андре Превин, Майкл Тилсон Томас, Нед Рорем, Освальдо Голихов, Виктория Полевая.