Livia della Rovere s-a născut la Pesaro pe 16 decembrie 1585 și a fost fiica cea mare a lui Ippolito della Rovere, fiul nelegitim al cardinalului Giulio Feltrio della Rovere, și a soției sale, Isabella Vitelli, Marchiza dell’Amatrice.
După moartea mamei în timpul nașterii fratelui ei, Giulio, în 1598, Livia și surorile ei au fost plasate în mănăstirea Santa Maddalena din Pesaro, pe care a părăsit-o când tatăl ei a decis că va fi noua mireasă a Ducelui de Urbino, care îi era văr. Ippolito della Rovere a obținut o dispensă de la Papa Clement al VIII-lea pentru căsătoria dintre Livia și Francesco Maria al II-lea, iar nunta a avut loc pe 26 aprilie 1599 la Casteldurante, într-o ceremonie modestă.
Încă de la început, mariajul a fost nefericit. Mireasa de 14 ani nu a fost de acord decizia de a se căsători cu un bărbat suficient de mare pentru a-i fi tată, iar mirele, care avea 50 de ani, făcuse acest mariaj cu unicul scop de a salva familia Della Rovere de la dispariție și de a păstra independența Ducatului de Urbino. Nu i-a arătat niciodată tandrețe sau afecțiune Liviei și, în plus, Francesco Maria al II-lea și socrul lui, Ippolito, s-au certat, iar acesta din urmă a fost forțat să părăsească curtea ducală, în ciuda mai multor încercări ale Liviei de a-i împăca.
Dezonoarea izgonorii pe care a suferit-o tatăl ei și unchiul, cardinalul Giuliano, a dus la izolarea micii ducese, iar odată cu moartea soacrei, Vittoria Farnese, cea care își convinsese fiul să se căsătorească cu Livia, și-a pierdut singurul sprijin. Ajunsă acum la mila soțului ei, tânăra se temea de tot ce putea fi mai rău. Cu toate acestea, atitudinea lui Francesco față de ea s-a schimbat temporar atunci când, în noiembrie 1604, Livia a aflat că este însărcinată, anunțul devenind oficial în ianuarie 1605.
Pe 16 mai 1605, la Palatul Ducal din Pesaro, Livia a adus pe lume un băiat, pe Federico Ubaldo della Rovere, iar nașterea acestui mult-așteptat moștenitor masculin a reparat relațiile dintre Livia și Francesco Maria al II-lea pentru o vreme. Curând vârstnicul ducele și-a pierdut interesul pentru fiul său, lăsându-l sub grija afectuoasă a mamei timp de câțiva ani, dar în cele din urmă i-a luat copilul Liviei și l-a trimis la Florența pentru a-și continua educația, în timp ce ea a fost practic închisă în Palatul Casteldurante.
Separată de băiat, Livia i-a scris mai multe scrisori, una dintre ele fiind semnată “mama cea mai iubitoare, care te iubește ca pe propriul ei suflet”. Izolarea față de ambii părinți a avut consecințe nefaste asupra lui Federico Ubaldo, care a devenit un copil cu probleme comportamentale și mai târziu un adolescent arogant și nesăbuit.
Băiatul s-a căsătorit cu Claudia de Medici în 1621, iar după abdicarea tatălui său a preluat conducerea Ducatului de Urbino. Sosirea norei la curte și nașterea nepoatei, Vittoria della Rovere, pe 7 februarie 1622, au fost o sursă de mare satisfacție pentru ducesă, care a început să-și petreacă mult timp cu fiul ei și familia acestuia. Cu toate acestea, fericirea Liviei nu a durat mult. Soțul, gelos pe fericirea ducesei, i-a ordonat să stea departe de Federico și micuța nepoată.
Federico Ubaldo a murit subit pe 29 iunie 1623, în urma unui atac epileptic și, odată cu moartea lui, destinul Liviei și al Ducatului de Urbino s-au schimbat din nou, pentru că dinastia a rămas fără un moștenitor direct. Tânărul duce a fost înmormântat la Catedrala Urbino și în octombrie, văduva lui, Claudia, și fiica ei, Vittoria, s-au mutat la curtea de Medici, lăsând-o pe Livia devastată de pierderea nepoatei iubite și singură cu soțul ei vârstnic și aproape paralizat, care, după moartea fiului, și-a asumat încă o dată titlul ducal.
Francesco Maria al II-lea a încetat din viață pe 28 aprilie 1631, iar ducesa, care avea doar 46 de ani, s-a trezit complet izolată. Soarta Ducatului de Urbino a fost pecetluită, a fost preluat de Statele Papale, Urban al VIII-lea i-a oferit ca o compensație modestă orașele Rocca Contrada și Corinaldo, la care s-au adăugat mai târziu Gradara și San Lorenzo în Campo, fostele moșii ale tatălui ei.
Livia a împiedicată să se apropie de nepoata din Florența, în ciuda bunelor relații cu familia de’ Medici și a invitațiilor repetate de a locui acolo. Singura excepție fost nunta Vittoriei, care a devenit moștenitoarea tuturor proprietăților familiei Della Rovere, inclusiv a operelor de artă (curtea ducală din Urbino fusese una dintre cele mai bogate din Europa, artiști renumiți, cum ar fi Raphael, Piero della Francesca și Titian bucurându-se de patronajul familiei conducătoare) și a fondurilor Ducatului. Soțul Vittoriei a fost Ferdinando al II-lea de Medici, Mare Duce de Toscana.
Livia s-a retras la moșia paternă din orășelul Castelleone di Suasa, în palatul construit de tatăl ei, și și-a petrecut aici ultimii ani din viață. A murit pe 6 iulie 1641, la vârsta de 55 de ani, fiind înmormântată în mănăstirea Corpus Domini din Pesaro, conform ultimei dorințe exprimate în testamentul care se păstrează și astăzi în arhivele parohiale din Castelleone.
Proprietară a unor opere artistice impresionante și a averii acumulate de-a lungul anilor de familia ducală, și-a numit nepoata, pe Vittoria della Rovere, ca unică moștenitoare. După dispariția nefericitei ducese, cea mai mare parte a patrimoniului artistic al familiei Della Rovere a fost luat din Urbino și transferat la Florența, în colecțiile familiei de Medici, sau la Roma, în Palatele Papale.
