在西汉末年，伏寿出生于徐州琅邪郡东武县（今山东诸城），她是大司徒伏湛八世孙。她的父亲伏完，是一位沉着有器度的大臣，袭爵不其侯，并娶了汉桓帝的女儿阳安公主刘华，为侍中。
190年（初平元年），随着董卓挟持汉献帝到长安，伏寿跟随入宫，她已成为贵人。195年（兴平二年），她被立为皇后，父亲伏完任执金吾。在那时，汉献帝14岁，而伏寿15岁，他们相差仅一年。
不久之后，当李傕、郭汜等追击打败汉献帝于曹阳时，他偷渡黄河到山西境，被迫步行出营跟随。六宫妃嫔都跟随他走，其中包括血腥与鲜血染指的伏皇后。当她们达到安邑时，因缺乏食物而只得以枣栗为粮。
196年（建安元年），当谋诛曹操之策提出时，她的丈夫任辅国将军，但很快意识到政权掌握在曹操手中，便拒绝接受职务，只能改任中散大夫，然后又改任屯骑校尉。
当献帝迁都许昌后，她发现自己只是守着虚位，没有任何实际权力。在那个充满内忧外患的时代，即使有议郎赵彦提出了忠言，也遭到了曹操杀害。而那些不同意与曹操合作的人们，大多数也遭受了惨烈的报复。
210年（建安十四年），她的父亲去世，其子继承爵位。但就在214年的某个时候，一些秘密泄露给了曹操，使他对她怀恨在心。他废去了她的尊位，并以策书告知理由：“您从卑微之地进入宫廷，再次登上皇后的位置二十四载，却没有文王母或武王母那样的美貌，更缺乏修身养性之福，却阴险地怀抱妒忌和祸害，不适合承奉天命或祀奉祖宗。”
最终，在一个悲剧性的夜晚，她被捕并下狱暴室，最终去世。她所生的两位皇子也因此含冤夺命，而她的家族则遭受了一场浩劫，有百多人被处死。她母亲盈及十九名亲属被流放至涿郡。而她的墓址位于许昌市南十五公里处，那里矗立着高达十米、占地1730平方米的大墓，以及旁边的小墓，是她两个儿子的遗体所葬。
关于这段历史，有学者如吕思勉认为，这背后一定存在其他原因，因为根据常理，曹操不会因为一封信中的讽刺而加害于她，而且汉献帝也不可能因为董承事件对待自己的态度发生转变。这表明这个案件涉及更深层次的事宜，而这些事宜并不适合记载于正史之上，因此推测这是一个重大计划，与整个局势有关，因此不得不动手处理。此外，还有许多史学家赞扬了她的聪慧仁慈，如王嘉称赞说：“献帝伏皇后聪惠仁明，有闻于内则。”