Originară din Paflagonia, Teodora descindea din aristocrația armeană. Părinții au crescut-o pe Teodora la Constantinopol, unde a primit o înaltă educație. Fiind înzestrată cu o frumusețe deosebită, ea a fost remarcată și aleasă de trimișii noului împărat Teofil (829-842), alături de alte șase fete, pentru a-i fi aduse spre căsătorie. Selecția s-a desfășurat în 830, iar Teodora a fost aleasă să devină împărăteasă probabil de soacra sa, Eufrosina. Nunta s-a săvârșit pe 5 iunie 830, în Biserica Sfânta Sofia. În timpul căsătoriei sale, Teodora i-a dat lui Teofil cinci fiice și doi fii, cel mai tânăr devenind Mihail III.

Deși Teofil era iconoclast, Teodora avea evlavie la icoane, venerând icoanele pe care le ținea în odăile ei din palatul imperial. O poveste spune că o servitoare a văzut-o venerând icoanele și a pârât-o împăratului. Când soțul ei a întrebat-o despre incident, ea a zis că „se juca cu păpușile”.

După cum se spune Sinaxarul Mare, atunci când Teofil era pe patul de moarte, Teodora a dat la iveală icoanele ascunse. În clipele de pe urmă ale soțului său, ea l-a înduplecat să mărturisească, să cinstească și să sărute din tot sufletul icoanele.

După moartea Împăratului Teofil, la 22 ianuarie 842, Teodora a devenit regentă în timpul minoratului fiului ei, Mihail. Ea a schimbat politica eclesială a lui Teofil și a convocat un sinod, în luna martie 843, în Palatul Kanikleion (sediul cancelariei imperiale) din Constantinopol. Episcopii au întărit din nou hotărârile Sinodului VII Ecumenic (787) cu privire la venerarea icoanelor. Patriarhul Ioan VII Gramaticul a fost depus, iar Teodora a recomandat Sinodului să-l aleagă patriarh pe Metodie.

Întrucât sinodul de la Constantinopol s-a ținut în ajunul primei duminici a Postului Mare, iar restabilirea cultului icoanelor a fost considerată o nouă victorie a Ortodoxiei asupra ereziilor, s-a stabilit ca în fiecare an această duminică, numită Duminica Ortodoxiei, să comemoreze biruința Bisericii asupra ereziilor.

Două dintre icoanele împărătesei Teodora sunt păstrate până azi la Mănăstirea Vatoped din Muntele Athos și sunt cunoscute drept „Păpușile Teodorei”. Ele sunt scoase la procesiunea anuală din Duminica Ortodoxiei.

O altă icoană ce a aparținut împărătesei Teodora se păstrează tot în Sfântul Munte, la Mănăstirea „Sfântul Pavel”, și este numită Icoana Maicii Domnului „Oglinda”.