Tarquinia Molza nacque a Modena il primo novembre del 1542 da Camillo, figlio primogenito del poeta Francesco Maria Molza, e da Isabella Colombi. La sua fama di poetessa e di erudita è confermata da tutti i contemporanei: Francesco Patrizi, di cui fu allieva, la definì «la più dotta fra tutte le più illustri matrone che sono, che furono e che in avvenire saranno».
Gli studi di Tarquinia coprirono più campi: studiò infatti il greco, il latino, l'ebraico, la poesia volgare, la filologia, le discipline filosofiche e la musica (suonava la viola, il clavicembalo e il liuto[1]). Ebbe per docenti lo scienziato Giovanni detto il Poliziano e il matematico Antonio Guarini. Nel 1560 andò in sposa al nobiluomo Paolo Porrino, che si spense nel 1579 celebrato dalla moglie con il madrigale Qual vite al campo sola e il sonetto Dopo l'aspra partita in gran dolore. Dopo pochi anni, si trasferì alla corte estense di Ferrara e per dodici anni fu damigella d'onore di Eleonora e di Lucrezia, sorelle del duca Alfonso II. A Ferrara continuò la frequentazione di Torquato Tasso, conosciuto a Modena nel dicembre 1576. Il poeta la stimò molto e le intitolò il dialogoLa Molza, o vero de l'Amore (scritto nel 1583 e pubblicato quattro anni dopo). Presso gli Estensi Tarquinia ebbe anche una contrastata relazione amorosa con il compositore Giaches de Wert,[2] che le costò l'allontanamento dalla corte estense.
Verso la fine del Cinquecento si trasferì a Roma; il Senato romano le conferì la cittadinanza onoraria nel dicembre del 1600. Morì a Modena l'8 agosto del 1617 e fu sepolta nel Duomo dove è ricordata da una lapide.
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