Émilie de Breteuil, plus tard marquise du Châtelet, naît à Paris le 17 décembre 1706. Figure singulière du «Siècle des Lumières», première femme au monde à se vouer aux sciences, elle n'est pourtant demeurée dans les livres d'Histoire que comme l'égérie de Voltaire.
Fille du baron de Breteuil, Émilie appartient à la riche noblesse de robe. Son père lui donne, fait rare, la même éducationqu'à ses garçons et Émilie saisit cette chance pour s'instruire avec avidité sur tous les sujets. Surdouée, elle s'initie à de nombreuses langues et à toutes les disciplines scientifiques. Elle manifeste aussi de grands talents en équitation comme au clavecin ou au théâtre.
Elle épouse le 20 juin 1725, à 18 ans, le marquis du Châtelet, un militaire de la noblesse d'épée, dontelle aura rapidement trois enfants avant de convenir avec lui de mener des vies séparées.
Émilie aspire à tous les plaisirs, des jeux d'argent à l'amour en passant par la comédie. Elle prend des amants comme le mathématicien Maupertuis. Elle s'initie par ailleurs aux travaux du savant anglais Isaac Newton, mort en 1727, et entame la traduction de ses oeuvres.
En 1733, elle a le bonheur de découvrir en Voltaire, son nouvel amant, un homme tout autant qu'elle passionné par Newton dont il a découvert l'oeuvre lors de son séjour forcé en Angleterre.
Mais Voltaire a maille à partir avec la police du roi Louis XV suite à la publication de ses Lettres philosophiques.Il quitte Paris et s'établit dans un château délabré que possède le mari d'Émilie à Cirey-sur-Blaise, dans le duché de Lorraine (aujourd'hui en Haute-Marne, au sud de Saint-Dizier).
Sa maîtresse l'y rejoint à l'été 1735 et, ensemble, ils vont y passer près d'une dizaine d'années consacrées à l'amour, au théâtre et à l'étude (philosophie, sciences...).
Émilie se jette à corps perdu dans la science. Elle intervient avec brio dans un duel entre les tenants de Newton et ceux de Leibniz. Ce contemporain de Newton, né à Leipzig (Saxe), a conçu comme son homologue anglais une oeuvre immense.
Il a notamment formulé l'hypothèse que l'énergie d'un objet, longtemps nommée«force vive» avant de s'appeler «énergie cinétique», était proportionnelle à sa masse... et au carré de sa vitesse.
Émilie en fait la démonstration expérimentale dans son château de Cirey en faisant tomber une bille de plomb dans de l'argile molle à partir de hauteurs variables.
En 1748, la marquise rencontre le jeune et beau chevalier de Saint-Lambert, poète à ses heures, de dix ans son cadet. Cela se passe à Lunéville, à la cour du duc de Lorraine. Elle en tombe amoureuse... et enceinte.
Nourrie d'un terrible pressentiment, elle se hâte de terminer son oeuvre clé, la traduction et le commentaire du latin en français du premier livre des Principes mathématiques de la philosophie naturelled'Isaac Newton, communément appelés les Principia. Elle accouche d'une fillette le 5 septembre 1749, dans des conditions difficiles.
Elle n'a que le temps de boucler son manuscrit et de le faire envoyer à la bibliothèque du roi avant de rendre l'âme quatre jours plus tard. «Le caractère de Madame du Châtelet était d'être extrême en tout», dira fort justement d'elle l'abbé Raynal.
Voltaire, très affecté par sa disparition, choisit de quitter la France pour le château de Sans-Souci, à Potsdam, où l'a invité le roi de Prusse Frédéric II. Mais il s'occupe par ailleurs de faire publier le manuscrit d'Émilie. Ses Principes resteront jusqu'à la fin du XIXe siècle un manuel de référence.