明成祖的皇后徐氏是开国大将、中山王徐达的长女。《明史》载，她天资聪颖，幼年时便贞洁娴静，喜欢读书，堪称女中儒生。明太祖朱元璋听闻后，便将徐达召来说道：“朕与你是布衣之交，自古以来君臣相互投合的，一般都成了姻亲。你有这么好的女儿，朕想将儿子朱棣与她相配。”徐达马上叩头拜谢。而朱元璋将开国大将之女许配给朱棣，显然让朱棣得到了更多的助力，这样特殊的待遇在其他诸王身上并没有出现。
洪武九年，徐氏被册封为燕王妃，其待人处事体贴谨慎，深受明太祖和马皇后的喜爱。其后，徐氏跟随朱棣前往藩地，为孝慈高皇后守丧三年，她按照礼制素食淡饭。高皇后遗言中可以诵读的部分，徐氏都能将其一一列举不忘。
靖难起兵后，朱棣率军出征，建文帝的大将李景隆乘机进围北平。当时朱高炽以世子的身份留守北平，凡是部署防御之事大多受命于徐氏。李景隆猛烈攻城，而城中兵力缺乏，徐氏便激励将校、士兵、百姓的妻子，发给她们铠甲，让她们都登城据守，北平城这才得以保全。
《明太宗实录》曾记载说：“徐氏，中山武宁王徐达之女为朕正妃，内助藩国二十余年，朕躬行天讨无内顾之忧，济朕艰难同勤开国。”大意说的就是徐皇后协助保卫北平之事，使出征在外的朱棣没有后顾之忧。
朱棣登基后，燕王妃被册封为徐皇后。她向朱棣进言，如“每年南北征战不止，兵民都已疲惫不堪，现在应当让他们休养生息”、“当今贤才都是高皇帝所留，陛下不应当以新疏旧”、“尧帝施行仁治是从自己的亲人开始的”等等，朱棣对这些建议都予以接纳。
徐皇后的弟弟徐增寿在靖难之役时，常常将国家的情报送到燕地，因此被建文帝朱允炆杀害，朱棣想追赠爵位给他，徐皇后极力表示反对。朱棣不听，还是封徐增寿为定国公，命其子徐景昌继承爵位，然后才告诉徐皇后。徐皇后说：“这是皇上的大恩德，但并非臣妾的意愿啊。”她终归没有表示感谢。可见其高识如此。
徐皇后与朱棣生有三子，分别为太子朱高炽（明仁宗）、汉王朱高煦及赵王朱高燧。除长子朱高炽性情温和好学之外，汉王朱高煦、赵王朱高燧则都生性骄横。徐皇后主张立朱高炽为太子，曾屡次向朱棣进言，指出汉王、赵王两人品性不良，应当选择敢于监督他们的廷臣兼任其官属僚臣。
徐皇后的判断果然不错，其后，汉王、赵王果然图谋不轨谋害太子。
有一天，徐皇后问道：“陛下与什么人一起治理国家？”朱棣回答说：“六卿管理政务，翰林的职责是研究问题、草拟文告。”徐皇后因此请求召见解缙、黄淮、胡广、胡俨、杨荣、杨士奇等人的夫人，赐给她们冠服及钱币，并对她们说：“妻子侍奉丈夫，哪里只是为他准备饭菜、衣服而已，应该还有别的帮助。朋友的话可以依从，也可以违背；而夫妇之间的话则委婉顺耳，容易听进去。我朝夕侍奉皇上，惟以百姓生计为念，你们也要鼓励你们的丈夫。”
永乐元年（1403年）正月，徐皇后根据梦中菩萨所说，写了一部《梦感佛说第一希有大功德经》颁行天下。
第二年，为了教育宫中女官，徐皇后还摘录古人的《女宪》、《女诫》，写成《内训》二十篇。
徐皇后在序言中说，夫人之所以克圣者，莫严于养其德性，以修其身，故首先要重视“德性”，次之重视“修身”；而修身要谨言行……因此，《内训》流传至今的版本共有德行、修身、慎言、谨行、勤励、节俭、警戒、积善、迁善、崇圣训、景贤范、事父母、事君、事舅姑、奉祭祀、母仪、睦亲、慈幼、逮下、待外戚等二十章。
在开篇第一章《德性》中，徐皇后明确提出“贞静幽闲，端庄诚一”是女子的德性。“孝敬仁明，慈和柔顺，德性备矣”，强调女子修身养德的重要性。而徐皇后正是身体力行的实践者。
后来，徐皇后又类编儒、释、道三教的嘉言善行，写成二十卷《劝善书》，颁行天下。
永乐五年七月，徐皇后病重，她仍不忘提醒朱棣爱惜百姓，广求贤才，对宗室要以恩礼相待，不要骄养外戚。又告诫皇太子朱高炽说：“以往北平将校之妻为我负戈守城，我很遗憾没有机会随皇帝北巡，去对她们一一加以慰劳了。”
当月初四，徐皇后去世，年仅46岁。朱棣十分悲痛，为她举行大斋，接受群臣的祭祀。其后，朱棣封其諡号为仁孝皇后。徐皇后去世后，朱棣没有再立皇后。仁宗时，尊仁孝皇后諡号为“仁孝慈懿诚明庄献配天齐圣文皇后”，附祭于太庙。
永乐十一年二月长陵地下玄宫落成，朱棣将仁孝皇后的梓宫从南京迁至北京葬于长陵。徐皇后是入葬明十三陵的第一人。十五年后，即永乐二十二年，壮志未酬的朱棣病逝于征讨漠北的途中，享年65岁。朱棣与徐皇后合葬长陵。
