艾琳·柯林斯1956年11月19日出生于美国纽约，1978年获锡拉丘兹大学数学和经济学学士学位。1986年获斯坦福大学硕士学位。1989年获韦伯斯特大学航空系统管理学硕士学位。
柯林斯1976年，美国空军首次招收女性接受军事飞行训练，使她有机会进入空军试飞驾驶员学校。1979年结束空军飞行员训练，任T-38教练机飞行员至1982年。1983～1985年任C-141型飞机机长。1986～1989年在美国空军学院任助理教授。1990年1月从试飞驾驶员学校毕业的同时被挑选接受宇航员培训。升为空军中校，承担过教练机飞行员、飞行教员和军用运输机机长的工作。她驾驶过30多种不同的飞机，累计飞行时间已有4000多个小时。1991年7月起成为宇航员。
实际上，柯林斯并不是第一个女宇航员。1963年，苏联宇航员捷列什科娃就独自一人驾驶太空飞船邀游太空71个小时。但是苏联著名的火箭设计和太空技术专家罗廖夫·科罗廖夫对捷列什科娃非常不满。据他的记录，捷列什科娃在这次太空之旅中屡屡犯错，以至于他发誓“以后再也不让女人参与太空计划了”。科罗廖夫是个言出必践的人，在他的影响下，此后的19年里，苏联再没把一位女性送上太空。
捷列什科娃驾驶太空飞船遨游太空时，柯林斯才刚刚6岁。即使不算这个苏联女宇航员，在柯林斯之前，美国的宇航员队伍中也出现了不少女性的身影。从小就向往天空的柯林斯为了自己的飞天梦想不断努力。1995年1月3日至11日，38岁的柯林斯担任了代号为STS-63的任务，随“发现”号航天飞机升上太空。为缅怀激励自己创造这一记录的先辈，把1932年以女性身份首次单人驾机飞越大西洋的阿米莉亚·埃尔哈特使用过的一块头巾带在身边，完成了“发现”号2月3日至11日的飞行。柯林斯是美国航天史上第一个航天飞机女驾驶员，而在她之前的女宇航员所从事的都是医疗、后勤支持等工作。之后，柯林斯担任了1997年5月15日～24日代号为STS-84航天任务的飞行员。
1998年3月，柯林斯被召往白宫，当时的美国第一夫人希拉里·克林顿在白宫正式宣布任命她为美国宇航局惟一的女性航天飞机机长。在此之前美国38年的航天史上，从未有一个女性能够成为航天飞机的领导者，担负起完成一次重大航天行动的重任。1999年7月她成为有史以来第一位女航天飞机指令长。在美国，女飞行员驾驶飞机、甚至战斗机已不是新鲜事，但女宇航员担任指令长却是首次。7月23日，柯林斯坐到指令长的位置上，实现了很多女性的梦想。为此，美国宇航局邀请了美国政界、航空航天领域、科学界和工程界的数十位知名女性前往肯尼迪航天中心为柯林斯送行，如卫生和公众服务部部长唐娜·沙拉拉、13位女性国会议员、民谣歌手朱迪·柯林斯。希拉里、切尔西和美国女足也在参加完白宫的一个活动之后赶到发射现场。
发现号机长柯林斯抵达肯尼迪航天中心向人们挥手
柯林斯的丈夫帕特·扬斯抱着他们3岁半的女儿布里奇特目睹柯林斯所乘的“哥伦比亚”号在耀眼的火焰中升空。41岁的扬斯自己是一名飞行员，对妻子的飞行充满信心。一些好心人为首位女航天飞行指令长的处女飞行发出了欢呼。一个在航天部门工作的女士挥舞着一个条幅，上面写着“艾琳，只管去做吧”。她驾驶“哥伦比亚”号航天飞机完成了7月23日～27日的飞行。
2005年7月13日，柯林斯作为资深航天员，又承担一个具有历史性的重任，担任了“发现号”的机长。这次成功的飞行，使得在“哥伦比亚号”航天飞机失事两年多之后，美国的航天飞机再次成功进入太空，她和她的机组成员的完美表现，挽救了因“哥伦比亚号”失事而遭受打击的美国宇航局的声誉乃至命运。