Образование Гипатия получила под руководством своего отца, Теона Александрийского, принадлежавшего к числу учёных Александрийской школы.
Около 400 года Гипатия была приглашена читать лекции в Александрийскую школу, где заняла одну из ведущих кафедр — кафедру философии. Преподавала философию Платона и Аристотеля; также преподавала математику, занималась вычислением астрономических таблиц. Написала комментарии к сочинениям Аполлония Пергского и Диофанта Александрийского, которые до нас не дошли.
Историк Сократ Схоластик характеризует Гипатию следующим образом:
Гипатия принимала участие в александрийской городской политике, имея влияние на главу города, префекта Ореста. Это обстоятельство вызывало постоянные трения с епископом Кириллом (впоследствии канонизированным), почему христианская община считала Гипатию виновной в возникшей в итоге смуте. В 415 году группа египетских христиан — парабаланов, сторонников епископа Кирилла, напала на Гипатию и убила её.
Христианский историк Сократ Схоластик вину в смерти Гипатии возлагает на «некоего Петра»:
Несмотря на слова Сократа Схоластика об ответственности чтеца Петра, позднейшие авторы вину за смерть Гипатии часто возлагают на Кирилла Александрийского (Отца Церкви, канонизированного святого). Так, в сборнике «Реформаторы церкви» (1970), наряду с упоминанием Кирилла как одного из величайших святых, отмечается: «Он, по крайней мере морально, ответствен за подлое убийство благородной язычницы Ипатии». Ф. Тиннефельд замечает: «Можно быть уверенным, что благородная и высокообразованная женщина была самой знаменитой жертвой фанатичного епископа». Такую же версию поддерживают разные авторы.
С. С. Аверинцев отмечает, что Гипатия могла быть принята за мага, что и стало причиной её смерти: «Одного нельзя сказать ни о смерти Сопатра, ни о смерти Максима, ни даже о много более трагической и несправедливой смерти Ипатии: нельзя сказать, что суеверные современники по невежеству приняли ученых за магов. Ученые сами выдавали себя за магов, и притом с глубоким внутренним убеждением. Конечно, они были жертвами суеверия, однако того суеверия, которое сами обосновывали и распространяли. Чем они не были, так это мучениками науки. В лучшем случае они были мучениками языческой религии»..
П. Ф. Преображенский отмечает: «…Христианская церковь чувствовала некоторую неловкость за кровавую расправу с Ипатией. Приходилось тщательно выгораживать Кирилла Александрийского, чтобы снять с этого признанного авторитета клеймо погромщика… По странной иронии судьбы Кирилл, этот ревностный и неутомимый борец за достоинство христианской Богоматери, как Девы и Матери не человека, а именно Бога, оказался идеологическим вдохновителем гнусного растерзания девушки…». По мнению Преображенского, образцовая жизнь и мученическая смерть Гипатии послужила прообразом для жития христианской мученицы Екатерины Александрийской, составленного около X века н. э. Житие св. Екатерины Александрийской почти в точности повторяет жизнь Гипатии. Обе женщины занимаются философией, математикой, астрономией, отличаются редкой красотой, чистотой, красноречием, и обе погибают мучительной смертью в руках разъяренной толпы. «Таким образом, жертва христианского фанатизма и изуверства превратилась в христианскую святую».
В наше время представители Церкви отрицают вину еп. Кирилла в трагической гибели Гипатии. А. Л. Дворкин в «Очерках по истории Вселенской Православной Церкви» указывает на отсутствие документальных источников, подтверждающих версию об ответственности св. Кирилла за гибель Ипатии: «Многие историки обвиняют в этом Кирилла, но нет ни малейших доказательств того, что это убийство произошло с его ведома и одобрения. Скорее всего, нет, ибо, при всем своем горячем темпераменте, он был против ничем не спровоцированного самосуда толпы».
А. Мень отмечает, что «Кирилл не был непосредственным виновником этих преступлений, но нитрийцы ссылались на его авторитет».
Вскоре после смерти Гипатии многие из её учеников покинули город, что послужило началом упадка Александрии как научного центра.
«Моё сердце томится по присутствию вашего божественного духа, которое более чем что-либо другое могло бы смягчить горечь моей судьбы». «О, моя мать, моя сестра, мой учитель, мой благодетель! Моя душа очень опечалена. Воспоминания о моих детях, которых я потерял, убивают меня… Когда я слышу вести о вас и узнаю, как я надеялся, что вы более счастливы, чем я сам, тогда я, по меньшей мере, только наполовину несчастен».
В прежние времена Гипатия представлялась языческой мученицей, которая была растерзана толпой за религиозную нетерпимость. Сегодня многие полагают, что Гипатия, наоборот, относилась лояльно к прочим религиям.
Гипатия признавала примат разума над религиозными верованиями. Сближалась с Порфирием по вопросу об отсутствии субординации в трактовании трех основных ипостасей неоплатонизма, и расходилась с прочими неоплатониками в высокой оценке гражданских добродетелей.
Гипатия не участвовала в юлианской реставрации древнего язычества; среди своих учеников имела духовных лиц из христиан. После смерти Гипатии Александрийская школа неоплатонизма превратилась в своего рода христианский богословский институт, просуществовавший до VII века. Синезий называл Гипатию «гениальным философским учителем».
Гипатия, как считается, изобрела или усовершенствовала некоторые научные инструменты: дистиллятор (прибор для получения дистиллированной воды), ареометр (прибор для измерения плотности жидкости), астролябию (инструмент для астрономических измерений, усовершенствовав астролабон Клавдия Птолемея) и планисферу (плоскую подвижную карту неба).
Многие работы, приписываемые Гипатии, как считается, написаны в сотрудничестве с её отцом Теоном. Наиболее известны работы: