Den hellige Agnes ble født rundt 1268 i den lille landsbyen Gracchiano-Vecchio noen kilometer fra Montepulciano i regionen Toscana i Midt-Italia. Det er en viss tvil om hennes fødeår – vanligvis angis det til 1268, men hennes første biograf, den salige Raimund av Capua, sier 1274. Hun kom fra en velstående familie. Da hun bare var ni år gammel, overtalte hun foreldrene til å plassere henne i det nærmeste klosteret, «del Sacco» i Montepulciano hos de såkalte «Sekkesøstrene» (Sacchine), som hadde sitt navn etter de grove klærne og levde et strengt liv. Allerede var hun en bemerkelsesverdig betagende jente.
Hennes religiøse oppdragelse ble betrodd til en erfaren gammel søster ved navn Margareta, og hun var snart til oppbyggelse for hele huset med sin eksepsjonelle fremgang. I tillegg var hun langt klokere enn alderen skulle tilsi. Fire år senere åpnet et nytt kloster i Proceno, en liten landsby ved Viterbo, og søstrene der ba nonnene i Montepulciano om å sende dem en priorinne. Margareta ble tilbudt posten, men hun ville bare reise hvis Agnes fikk tillatelse til å bli med for å hjelpe henne. Agnes fikk tillatelsen fra pave Nikolas IV (1288-92). Snart sluttet mange andre jenter seg til klosteret i Proceno bare fordi de visste at Agnes var der. Hun ble utnevnt til husholder (regnskapsfører) da hun var bare 14 år.
Da hun var 15, valgte søstrene henne til sin første abbedisse. Hennes selvdisiplin ble legendarisk. Hun levde på brød og vann i femten år og sov på gulvet med en stein som pute. Hun mildnet sin askese først etter en alvorlig sykdom. Det ble sagt at i hennes visjoner ga engler henne Den hellige kommunion, og en gang hadde hun en visjon hvor hun holdt Jesusbarnet i sine armer. Hun hadde også Mariavisjoner. Hun ble også kjent for andre overnaturlige tegn som levitasjoner (å lette fra bakken) under bønn og mangfoldiggjøring av mat når søstrene hadde lite, og hun hadde dessuten profetiens og helbredelsens nådegaver.
Borgerne i Montepulciano inviterte henne til å komme tilbake, og hun bygde et nytt kloster rundt 1298 i lokaler som tidligere hadde vært en bordell. I mellomtiden hadde Agnes blitt overbevist om at for å sikre stabilitet måtte kommuniteten bli tilknyttet en bestående orden. Hun valgte dominikanerne (Ordo Fratrum Praedicatorum – OP). Agnes selv ble priorinne og dominikanerne sørget for kapellaner og åndelig veiledning.
Klosteret vokste under hennes ledelse, som varte til hennes død, og det samme gjorde Agnes' berømmelse. Hennes siste år var preget av en lang og smertefull sykdom, og hun ble overtalt til å drikke vann fra det lokale kurbadet Chinciano som medisin, men det hjalp ikke. Da hun visste at hun var døende, sa hun til sine sørgende nonner at de skulle glede seg, for: «Dere vil oppdage at jeg ikke har forlatt dere. Dere vil eie meg for alltid».
Hun døde den 20. april 1317, 49 år gammel. Hennes grav og ble besøkt av mange pilegrimer, blant annet keiser Karl IV og den hellige Katarina av Siena, som æret hennes minne spesielt høyt. I italiensk kunst avbildes de to gjerne sammen. Hennes legeme gikk ikke i forråtnelse, og i 1435 ble det overført til dominikanerkirken i Orvieto, hvor det fortsatt befinner seg. På 1500-tallet ble hennes legeme plassert i høyalteret i kirken. Det var dessverre et svært fuktig sted, så det meste av legemet gikk i oppløsning. Deler av det forble imidlertid uskadd og er fortsatt bevart, inkludert armene, hendene, leggene, føttene og hjernen. I dag er disse relikviene oppbevart i en figur som forestiller den hellige, mens de bevarte hendene og føttene innehar sin vanlige plass på modellen.
Pave Klemens VIII (1592-1605) godkjente hennes officium for bruk i dominikanerordenen og satte hennes navn inn i Martyrologium Romanum, noe som kan tilsvare en saligkåring. Hun ble helligkåret den 10. desember 1726 av pave Benedikt XIII (1724-30). Hennes minnedag er 20. april, og hennes navn står i Martyrologium Romanum.
En sienesisk maler i Montepulciano fremstiller henne med en modell av hjembyen, som hun er skytshelgen for, mens Tiépolo presenterer henne som en av helgenene som omgir Madonnaen i jesuittkirken i Venezia. Ellers avbildes hun som dominikanernonne med lilje, lam og bok, eller mens hun har en visjon av Maria med barnet. Hennes biografi ble skrevet femti år etter hennes død av Raimund av Capua, som også skrev biografien om Katarina av Siena. Han hadde i mange år vært skriftefar i klosteret i Montepulciano, og han hadde anledning til å studere alle dokumentene om henne i arkivet.