Η Θεοδώρα γεννήθηκε περί το έτος 1210 μ.Χ. στη Θεσσαλονίκη. Πατέρας της ήταν ο Σεβαστοκράτωρ Ιωάννης Πετραλίφας κυβερνήτης της Θεσσαλίας και της Μακεδονίας, Μητέρα της ήταν η Ελένη που καταγόταν από αριστοκρατική Οικογένεια της Κωνσταντινούπολης. Η Οικογένεια Πετραλίφα ήταν νορμανδικής καταγωγής με γενάρχη τον Πέτρο του Αλίφα από το Αλίφε, κοντά στην Καζέρτα, συμμετείχε στις Νορμανδικές εισβολές του Ροβέρτου Γυισκάρδου και κατόπιν εισήλθε στην Βυζαντινή υπηρεσία. Η Οικογένεια Πετραλίφα ήταν εγκατεστημένη αρχικά στο Διδυμότειχο, προσέφερε πολλές και σημαντικές υπηρεσίες στην αυτοκρατορία και τιμήθηκε με υψηλά αξιώματα. Η ζωή της ήταν άγνωστη μέχρι την εποχή που ένας μοναχός με το όνομα Ιώβ έγραψε την “Αγιογραφία της Αγίας Θεοδώρας της Άρτας” για το πρόσωπο της, ο μοναχός ταυτίζεται με τον Ιώβ Ιασίτη που έζησε στα τέλη του 13ου αιώνα. Η αγιογραφία περιέχει πολλά λάθη και ανακρίβειες κάτι που θέτει την ταυτοποίηση ανάμεσα στα δυο πρόσωπα σε αμφισβήτηση.
Με τον θάνατο του πατέρα της, την περίοδο (1224 – 1230), τη Θεοδώρα ανέλαβε υπό την προστασία του ο Δεσπότης της Ηπείρου Θεόδωρος Κομνηνός Δούκας. Ο Θεόδωρος συνετρίβη στην Μάχη της Κλοκοτνίτσας (1230) σε μια περιοχή ανάμεσα στην Φιλιππούπολη και την Αδριανούπολη, ο Βούλγαρος τσάρος Ιβάν Ασέν Β΄ τον συνέλαβε αιχμάλωτο και αργότερα τον τύφλωσε. Ο διάδοχος του στο Δεσποτάτο ήταν ο νόθος ανιψιός του Μιχαήλ Β’ Κομνηνός Δούκας, νόθος γιος του ετεροθαλούς αδελφού του Μιχαήλ Α΄ Κομνηνού Δούκα του ιδρυτή του Δεσποτάτου. Ο Μιχαήλ Β΄ περνώντας από την Σερβία που ζούσε η Θεοδώρα εντυπωσιάστηκε από την ομορφιά της και την παντρεύτηκε αμέσως μετά την άνοδο του στο Δεσποτάτο αν και ήταν ακόμα μικρό κορίτσι (1231).[4][5] Αναφέρεται ότι ο Μιχαήλ παντρεύτηκε την Θεοδώρα σε μια προσπάθεια να επεκτείνει την εξουσία του.
Η Θεοδώρα, φύση ιδιαίτερα ευαίσθητη και αφιερωμένη στο Θεό δεν μπορεί να ακολουθήσει τους κοσμικούς ρυθμούς ζωής του συζύγου της και γίνεται όλο και περισσότερο υπόδειγμα αφιερωμένης και φιλάνθρωπης βασίλισσας. Ο Μιχαήλ την εγκατέλειψε παρά την πρόωρη εγκυμοσύνη της που είχε σαν αποτέλεσμα να γεννηθεί γρήγορα ο διάδοχος του Νικηφόρος και άρχισε να ζει με τις ερωμένες, μια από αυτές ήταν η Αρτινή αρχόντισσα Γαγγρινή την οποία μετέφερε στα ανάκτορα. Η Θεοδώρα δεν μπόρεσε να αντέξει την ντροπή και αυτοεξορίστηκε, έζησε πέντε χρόνια κάτω από άθλιες συνθήκες και φτώχεια σαν απλή χωρική μονάχα από τα αγαθά που μπορούσε να της προσφέρει η φύση. Σε αυτή την κατάσταση, και ενώ συνέλεγε χόρτα την βρήκε ο ιερέας του χωριού Πρένιστα στο σημερινό Κορφοβούνι Άρτας, την λεπτομέρεια αναφέρει αναλυτικά ο βιογράφος της Ιώβ που την περιγράφει σαν “λαχανευομένη”. Η Θεοδώρα αποκάλυψε στον ιερέα την ταυτότητα της, ο ιερέας την πήρε μαζί του και έζησε υπό την προστασία του το υπόλοιπο διάστημα της εξορίας. O λαός της Άρτας με επικεφαλής τους άρχοντες του αγανακτισμένος από τη συμπεριφορά του Μιχαήλ εξεγέρθηκε, ο Μιχαήλ Β΄ αναγκάστηκε να διώξει την Γαγγρινή από τα ανάκτορα και να ζητήσει από την Θεοδώρα να επανέλθει, από τότε έζησαν μαζί μέχρι το τέλος της ζωής τους.
Η Θεοδώρα συνεχίζει το έργο της φιλανθρωπίας που είχε ξεκινήσει ενώ ο Μιχαήλ επιδίδεται σε έργα μετανοίας και έκτισε δύο ναούς, τον ναό της Παντάνασσας στη δεξιά όχθη του Άραχθου στην τοποθεσία Βλαχιόρου (ο οποίος σήμερα ονομάζεται ναός των Βλαχερνών), τη Μονή Κάτω Παναγιάς, τη Μονή του Αγίου Γεωργίου και τη Μονή της Παναγίας της Παντάνασσας έξω από την Φιλιππιάδα. Η Θεοδώρα και ο Μιχαήλ αποκτούν άλλα τέσσερα παιδιά, τον Ιωάννη, το Δημήτριο, την Ελένη και την Άννα. Η Θεοδώρα σαν σύζυγος Δεσπότη της Ηπείρου είχε στενούς δεσμούς με τον παραδοσιακό εχθρό του Δεσποτάτου την Αυτοκρατορία της Νίκαιας. Ο ιστορικός Γεώργιος Ακροπολίτης που έζησε την εποχή της καταγράφει ότι συνόδευσε τον γιο της Νικηφόρο στον αρραβώνα της και στην συνέχεια στον γάμο της με την κόρη του Αυτοκράτορα της Νίκαιας Θεοδώρου Β΄ Λάσκαρη. Η επίλυση των διαφορών ανάμεσα στα δύο βασίλεια με την συμβολή της Θεοδώρας είχε σαν αποτέλεσμα να επιλυθούν και οι εκκλησιαστικές τους διαφορές, η ειρήνη όμως δεν κράτησε πολύ.[8][9] Η Θεοδώρα ίδρυσε επίσης τον Ναό του Αγίου Γεωργίου στην πρωτεύουσα του Δεσποτάτου Άρτα που έχει σήμερα το όνομα της. Η Θεοδώρα μετά τον θάνατο του συζύγου της (1268) αποσύρθηκε σαν μοναχή στον Ναό του Αγίου Γεωργίου και έζησε μέχρι τον δικό της θάνατο (1280), τάφηκε στον νάρθηκα του ναού.
Η μνήμη της τιμάται στις 11 Μαρτίου και είναι σήμερα η πολιούχος Αγία της Άρτας.[10][11] Στον ναό της βρίσκεται σε αργυρή λάρνακα το λείψανο της το οποίο με μεγαλοπρεπή λιτανεία περιφέρεται στους δρόμους της πόλεως τη μέρα της εορτής της. Η Αγία παριστάνεται επίσης και σε τοιχογραφία αριστερά της πύλης της προσκομιδής στο καθολικό της μονής Κάτω Παναγιάς. Η ανακομιδή των ιερών λειψάνων της τιμάται κάθε χρόνο την πρώτη Κυριακή μετά την εορτή των Αγίων Πάντων, ο τάφος της έγινε τόπος προσκυνήματος ενώ έχουν καταγραφεί από τους πιστούς πλήθος θαυμάτων.
