สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ เจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี ทรงเป็นพระราชธิดาองค์เดียวในพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 6 กับพระนางเจ้าสุวัทนา พระวรราชเทวี (พระนามเดิม เครือแก้ว อภัยวงศ์ ธิดาพระยาอภัยภูเบศร) ประสูติเมื่อวันอังคารที่ 24 พฤศจิกายน พ.ศ.2468 ณ พระที่นั่งเทพสถานพิลาส ในหมู่พระมหามณเฑียร พระบรมมหาราชวัง
แต่หลังจากประสูติได้เพียงหนึ่งวัน พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 6 ได้เสด็จสวรรคตอย่างไม่คาดคิด ทั้งที่ทรงเตรียมการรับขวัญพระหน่อพระองค์แรกอย่างจดจ่อ ดังเช่นพระราชนิพนธ์บทกล่อมบรรทมสำหรับสมโภชเดือนพระราชกุมารประกอบเพลงปลาทองไว้ล่วงหน้า และทรงปรับปรุงพระราชนิพนธ์ละครรำเรื่องพระเกียรติรถ ตอนที่ 1 ให้เป็นละครดึกดำบรรพ์ เพื่อที่จะได้ทรงจัดแสดงในพระราชพิธีสมโภชเดือนของพระหน่อ
ด้วยเหตุนี้ พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 7 ที่ได้เสด็จขึ้นครองราชย์สืบต่อ จึงทรงรับดูแลพระราชธิดาของพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว และทรงโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมเลือกพระนามพระราชทานไว้ 3 พระนาม คือ
สมเด็จเจ้าฟ้าเพชรรัตนราชอรสา สิริโสภาพัณณวดี
สมเด็จเจ้าฟ้าเพชรรัตนจุฬิน สิริโสภิณพัณณวดี
สมเด็จเจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี
พร้อมกันนี้ พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 7 ยังทรงโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้ออกคำนำพระนามว่า "สมเด็จพระเจ้าภาติกาเธอ เจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี" ตามพระฐานันดรศักดิ์แห่งพระราชวงศ์ ซึ่งหมายถึงหลานที่เป็นลูกเกิดแต่พี่ชาย จวบจนสมัยพระบาทสมเด็จพระปรเมนทรมหาอานันทมหิดล รัชกาลที่ 8 ขึ้นครองราชย์ ได้ทรงออกคำนำหน้าพระนามให้เป็น "สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ" มาจนถึงรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ได้ให้คงคำนำหน้าพระนามของสมเด็จเจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดาฯ ไว้ตามเดิม เนื่องจากคำว่า "สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ" แปลความหมายได้ทั้งพระเจ้าพี่นางเธอ และพระเจ้าน้องนางเธอ
ครั้งทรงพระเยาว์ สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ทรงประทับที่ตำหนักพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมขุนสุพรรณภาควดี ในพระบรมมหาราชวัง ก่อนที่จะทรงย้ายมาประทับ ณ พระตำหนักสวนหงษ์ พระราชวังดุสิต ซึ่งมีอาณาเขตกว้างขวางกว่า ตามพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ที่ทรงเป็นห่วงว่า สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ จะไม่มีสถานที่ผ่อนคลายอิริยาบถ แต่หลังจากนั้น สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ทรงย้ายที่ประทับอยู่ตลอดเวลา เพราะมีเหตุการณ์ทางการเมืองเกิดขึ้นบ่อยครั้ง จนกระทั่งพระนางเจ้าสุวัทนา พระวรราชเทวี โปรดให้สร้างตำหนักใหม่ขึ้นเป็นส่วนพระองค์บนที่ดินหัวมุมถนนราชสีมาตัดกับถนนสุโขทัย ซึ่งเป็นที่ดินพระราชทานจากพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ตั้งแต่ในอดีต และประทานนามว่า สวนรื่นฤดี
เมื่อเจริญวัย สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ได้เสด็จไปทรงพระอักษร ณ โรงเรียนราชินี แต่ได้ทรงลาออกขณะที่ทรงพระอักษรในชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 เพื่อทรงพระอักษรต่อ ณ สวนรื่นฤดี โดยพระนางเจ้าสุวัทนา พระวรราชเทวี ได้ทรงจ้างครูมาถวายพระอักษรวิชาภาษาอังกฤษ และวิชาวรรณคดีไทย รวมทั้งโปรดให้ศึกษาพระราชนิพนธ์ในพระบาทสมเด็จพระมงกุฏเกล้าเจ้าอยู่หัว ตลอดจนขนบธรรมเนียมประเพณีต่าง ๆ
ด้วยความที่สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ทรงมีพระพลานามัยไม่สมบูรณ์นัก พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 7 จึงมีพระราชดำริให้สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ เสด็จไปประทับพักผ่อนพระอิริยาบถ และรักษาพระองค์ ณ ต่างประเทศ โดยในปี พ.ศ.2480 พระนางเจ้าสุวัทนา พระวรราชเทวี ได้ทรงนำเสด็จสมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ไปประทับรักษาพระพลานามัย ณ ประเทศอังกฤษ และให้ทรงพระอักษรวิชาภาษาอังกฤษ ภาษาฝรั่งเศส และเปียโนกับอาจารย์ชาวต่างประเทศ ซึ่งพระองค์ทรงพระปรีชาสามารถในทางเปียโนเป็นอย่างยิ่ง และยังโปรดการลีลาศ ขับร้องเพลงไทย และสากล
นอกจากนี้ พระจริยวัตรส่วนพระองค์ของสมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ก็ทรงงดงาม ทรงมีพระอุปนิสัยเคร่งครัด ตรงต่อเวลา แม้จะเจริญพรรษาที่ต่างประเทศ แต่ก็ทรงโปรดความเรียบง่าย ไม่ถือพระองค์ และนิยมความเป็นไทย ทรงโปรดเครื่องใช้รวมถึงฉลองพระองค์ที่ผลิตในประเทศไทย และทรงรับสั่งภาษาไทยอย่างถูกต้องชัดเจนเสมอ อีกทั้งยังทรงศรัทธาในพระพุทธศาสนาเป็นอย่างยิ่ง
จากนั้นในช่วงปี พ.ศ.2500 สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ได้เสด็จนิวัตประเทศไทยเป็นการชั่วคราว ทรงพระกรุณาโปรดให้สร้างวังในซอยสุขุมวิท 38 จากนั้นได้เสด็จกลับประเทศอังกฤษ และเมื่อพระพลานามัยดีขึ้น ประกอบกับสภาวการณ์ในประเทศไทยกลับสู่ปกติแล้ว สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ จึงได้เสด็จกลับมาประเทศไทยเป็นการถาวรเมื่อปี พ.ศ.2502 โดยทรงประทับ ณ วังรื่นฤดี เลขที่ 69 ซอยสุขุมวิท 38 กรุงเทพมหานคร ตราบกระทั่งปัจจุบัน
ต่อมา ด้วยพระชันษาที่มากขึ้น ทำให้สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ประชวรด้วยอาการตามพระชันษา คณะแพทย์จากโรงพยาบาลศิริราชจึงได้เฝ้าระวังพระอาการอย่างใกล้ชิด ในเวลาต่อมา สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอฯ ทรงเริ่มมีพระอาการเส้นพระโลหิตอุดตัน ทำให้ทรงขยับพระวรกายด้านซ้ายยากขึ้น คณะแพทย์จึงได้ถวายพระโอสถ และมีนางพยาบาลถวายการดูแล อย่างไรก็ตาม แม้ว่าพระองค์จะทรงรับสั่งได้น้อยลง แต่ก็ทรงเข้าพระทัยทุกอย่างเป็นอย่างดีด้วยการพยักพระพักตร์
สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ เจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี ทรงเข้าประทับรักษาตัวในโรงพยาบาลศิริราช ตั้งแต่วันที่ 13 กรกฎาคม พ.ศ. 2554 โดยมีคณะแพทย์ถวายการรักษาอย่างสุดความสามารถ แต่อาการพระประชวรได้ทรุดลงตามลำดับ ก่อนที่สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ เจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี จะได้สิ้นพระชนม์ เมื่อเวลา 16 นาฬิกา 37 นาที ของวันที่ 27 กรกฎาคม พ.ศ. 2554 สิริรวมพระชันษา 85 ปี
