Cinquième enfant d’Antoine d’Estrées (1529-1609), marquis de Cœuvres  et de Françoise Babou de La Bourdaisière (1542-1593), Angélique naît vers 1570. En 1580, à dix ans, elle est reçue comme novice à l'abbaye de Saint-Louis de Poissy. Il est dit qu’elle devint quelques années après la maîtresse d’Henri III comme l’avait été sa mère (probablement par l’entremise de celle-ci). Sa liaison avec le roi est mentionnée en 1585 dans les  lettres des ambassadeurs à la cour d’Henri III : Angélique d'Estrées est alors religieuse au monastère de Poissy qui passait pour être mondain. Selon Jacqueline Boucher, Henri III lui donna l'abbaye de Bertaucourt (près d'Amiens), ce qui peut être considéré comme une marque de faveur, voire un cadeau de rupture. Le 26 avril, Henri III la présente au Saint-Siège pour lui obtenir l'abbaye de Maubuisson (le pape refuse la jugeant trop jeune).  Il lui sera finalement obtenu par Henri IV en 1594 — on prétend aussi qu'elle aurait été sa maitresse passagère. En 1595 le 1er mars, Angélique d'Estrées est intronisée abbesse de Maubuisson en présence d'Henri IV. Ce dernier lui accorde 30 cordes de bois pour son chauffage. A partir de ce moment, Angélique d'Estrées va mener à l'abbaye de Maubuisson une existence mondaine. En 1599, à la mort de Gabrielle d'Estrées, le cœur de celle-ci est enterré à l'abbaye de Maubuisson. En 1604, Nicolas Boucherat, nouvel abbé de Cîteaux, prend la direction des Cisterciens et entreprend la réforme des couvents de Bernardines : il effectue une courte visite en 1609 à l'abbaye de Maubuisson mais ne réforme rien. En 1609, Angélique d'Estrées cumule depuis des années les bénéfices de l'abbaye de Bertaucourt et celle de l'abbaye de Maubuisson : elle le fait remarquer à Henri IV qui demande au pape de remédier à cet abus. Cinq ans plus tard en 1614, Nicolas Boucherat envoie des réformateurs à l'abbaye de Maubuisson mais l'abbesse, Angélique d'Estrées, les contraint à la fuite en les privant de nourriture. Mais le 3 février 1618, Nicolas Boucherat se présente avec une troupe armée et enfonce les portes de l'abbaye. Angélique d'Estrées est conduite aux Filles pénitentes de Sainte-Magloire. Le 10 septembre 1619, Angélique d'Estrées s'échappe de Sainte-Magloire grâce à la complicité de son beau frère, Charles de Sanzay (époux de Marie-Françoise d’Estrées), et de quelques jeunes nobles de ses amis. Elle pénètre de force à l'abbaye de Maubuisson et en expulse la mère qui l'a remplacé dite "mère Angélique" et les religieuses fidèles à celle-ci. Voici le récit de ces évènements : « De tous les monastères que je viens de nommer, il n’y en eut point où la mère Angélique trouvât plus à travailler que dans celui de Maubuisson, dont l’abbesse, [Angélique d'Estrées] sœur de Mme Gabrielle d’Estrées, après plusieurs années d’une vie toute scandaleuse, avoit été interdite, et renfermée à Paris dans les filles pénitentes. À peine la mère Angélique commençoit à faire connoître Dieu dans cette maison, que Mme d’Estrées, s’étant échappée des filles pénitentes, revint à Maubuisson avec une escorte de plusieurs jeunes gentilshommes, accoutumés à y venir passer leur temps ; et une des portes lui en fut ouverte par une des anciennes religieuses. Aussitôt le confesseur de l’abbaye, qui étoit un moine, grand ennemi de la réforme, voulut persuader à la mère Angélique de se retirer. Il y eut même un de ces gentilshommes qui lui appuya le pistolet sur la gorge pour la faire sortir. Mais tout cela ne l’étonnant point, l’abbesse, le confesseur, et ces jeunes gens, la prirent par force, et la mirent hors du couvent avec les religieuses qu’elle y avoit amenées, et avec toutes les novices à qui elle avoit donné l’habit. Cette troupe de religieuses, destituée de tout secours, et ne sachant où se retirer, s’achemina en silence vers Pontoise, et en traversa tout le faubourg et une partie de la ville, les mains jointes et leur voile sur le visage, jusqu' à ce qu’enfin quelques habitants du lieu, touchés de compassion, leur offrirent de leur donner retraite chez eux. Mais elles n’y furent pas longtemps ; car, au bout de deux ou trois jours, le parlement, à la requête de l’abbé de Cîteaux, ayant donné un arrêt pour renfermer de nouveau Mme D’Estrées, le prévôt de l’Isle fut envoyé avec main-forte pour se saisir de l’abbesse, du confesseur, et de la religieuse ancienne qui étoit de leur cabale. L’abbesse s’enfuit de bonne heure par une porte du jardin ; la religieuse fut trouvée dans une grande armoire pleine de hardes, où elle s’étoit cachée ; et le confesseur, ayant sauté par-dessus les murs, s’alla réfugier chez les jésuites de Pontoise. Ainsi la mère Angélique demeura paisible dans Maubuisson, et y continua sa sainte mission pendant cinq années. » Deux cent cinquante archers arrivent pour se saisir d'Angélique d'Estrées qui est, cette fois, enfermée aux Carmélites. Finalement en 1620, son frère, François Hannibal d'Estrées lui procure un refuge dans sa ferme de la Glaux, près de Dommiers (Aisne). Huit ans plus tard, en 1628, Angélique d'Estrées plaide contre la mère Marie Suireau qui l'a remplacé, puis on n'entend plus parler d'elle. Elle meurt six ans plus tard en 1634 et enterrée au couvent des Clarisses à Paris, lieu de sa détention en 1619.

Une légende veut qu'Angélique d'Estrées ait donné naissance à douze enfants naturels (tous de pères différents)... Outre Henri III et probablement Henri IV, l'histoire n'a retenu qu'un seul de ses amants : Pierre de Saint- Chamans (dont les terres jouxtaient celles de l'abbaye de Maubuisson).