Maria Aurélia Martins de Sousa nasceu na cidade de Valparaíso, no Chile, filha de portugueses emigrados, a 13 de Junho de 1866. Com apenas três anos de idade veio para Portugal com a família, que se instalou no Porto, numa propriedade nas margens do rio Douro, a Quinta da China.
A sua aprendizagem artística inicia-se com as lições particulares de desenho e pintura de Caetano Moreira da Costa Lima. Tinha já 27 anos quando se matriculou na Academia Portuense de Belas-Artes, que frequentou entre 1893 e 1898. Em 1899 partiu para Paris suportada financeiramente pela família. Ali permaneceu cerca de três anos e frequentou os cursos de Jean-Paul Laurens e Benjamin Constant na Academia Julien.
À semelhança do programa dos bolseiros do Estado, antes de regressar a Portugal, viajou por vários países europeus na companhia da irmã Sofia, também ela pintora, que se juntara a Aurélia em Paris.
Regressada ao Porto desenvolveu uma carreira reservada, algum tanto arredada dos meios artísticos da cidade, apesar da participação regular em exposições colectivas.
A sua produção artística assenta num conjunto reduzido de temáticas: as que preferiu e trabalhou ao longo de toda a carreira foram o retrato, a paisagem e as cenas intimistas do quotidiano doméstico. Os motivos para as suas pinturas, além do seu próprio rosto, procurava-os no universo familiar, fonte inesgotável de inspiração: as pessoas, os recantos da casa, os aspectos do jardim, os trechos de paisagem com o rio ao fundo.
É da autoria de Aurélia de Sousa uma das obras de referência da arte portuguesa na viragem dos dois séculos: o Auto-retrato da colecção do Museu Nacional de Soares dos Reis realizado por volta de 1900.