평안북도 운산군 북진읍 진동에서 태어났다. 1931년 평양 정의여자고등보통학교를 졸업하고 북진읍 동광보통학교 교사로 재직했으며 1936년에는 이화여자전문학교 가사과를 졸업하고 그 해 정일형 목사와 결혼했다.
1949년 서울대학교 법과대학을 졸업하고 1952년 제2회 고등고시 사법과에 합격했다. 1954년 한국여성문제연구회 이사, 대한YWCA연합회 이사, 한국여성단체협의회 이사, 대한어머니회 이사, 애광원 이사, 동구여상 이사 등에 선임되었고 1956년에는 사단법인 한국가정법률상담소를 창설, 소장에 취임했다. 1957년 서울대학교 대학원 법학과를 졸업, "한국이혼제도 연구"라는 논문으로 법학석사 학위를 받았다. 이어 1958년까지 미국 남감리교대학교 법과대학원에서 연구하는 한편, 미 국무성 초청으로 미국 사법제도를 시찰했다.
1958년 세계여류법률가협회에 가입했고, 이후 동협회 부회장으로 지명되었다. 1960년 대한강호협회 고문이 되었고, 1963년 가사심판법 기초위원, 서울가정법원 조정위원으로 선임되고, 1963~1971년에는 이화여자대학교 교수 겸 법정대학장으로 봉직했다.
1964년 가족법학회 부회장, 1965년 한국법학원 이사 등을 지냈고 1969년에는 서울대학교에서 논문 "한국이혼연구"로 법학박사 학위를 받았다. 그 해 한국여성유권자연맹 기초발기위원이 되었고 1970년에는 이화여대에서 명예 법학박사 학위를 받았다. 1973년 범여성가족법 개정촉진회 부회장이 되고, 1981년에는 미국 뉴저지 드루대학교에서 명예 법학박사 학위를 받았다.
그밖에 1968년 일본에서 열린 제12차 세계 변호사회의에 참석한 것을 필두로, 태국ㆍ유고슬라비아ㆍ스위스ㆍ가나ㆍ이스라엘ㆍ모나코ㆍ말레이시아ㆍ인도네시아ㆍ캐나다ㆍ미국ㆍ오스트레일리아ㆍ네덜란드 등지에서 개최된 법률, 기독교 관계 국제대회에 한국 대표로 수십 차례 참가하여 활동하였다. 이태영 박사는 활동중에 1955년 법무장관에게 받은 "인권옹호상"을 비롯, 1971년 "법을 통한 세계평화상", 1975년 "라몬막사이사이상", 1980년에는 국제소롭티미스트회에서 "여성을 돕는 여성에게 주는 상"을 받는 등 그의 활동을 볼 수 있다.
1977년에는 독재에 항거한 "명동 3.1사건"에 연루되어 3년징역, 3년자격정지의 실형이 선고되고 변호사 자격이 박탈되는 등 수난을 겪다가 1980년 3월에 복권된 바 있다. 대한YWCA연합회 실행위원, 감리교여선교부 명예회원 등 기독교계에서도 활동하였다.
이태영 박사의 남편 되는 정일형 목사는 평안남도 진남포 앞바다 제도에서 부친 정기차 씨와 모친 한은총의 3대 독자로 태어났다. 어려서 부친을 여의고 홀어머니 슬하에서 성장했으며 평양 광성고등보통학교를 졸업한 후 교회의 종지기 등 어렵게 고학을 하며 연희전문학교를 졸업하고 감리교총리원 교육국에서 근무했다. 1935년 드루대학교에서 철학박사 학위를 받고 귀국한 후 1936년 이태영과 결혼하였다.
모교인 연희전문학교와 숭실전문학교 그리고 감리교신학교의 교수로 활동하였는데, 신사참배반대 등 배일사상의 선도자라는 죄목으로 1940년 일경에 체포되어 해방 전까지 5년 동안 혹독한 옥고를 치르기도 하였다.
해방 후에는 미군정 과도정부의 인사행정 처장으로 활동했으며 1951년에는 제2대 국회의원으로 피선되었다. 1959년에는 자유당 정권의 독재와 투쟁하는 중에 국회언론탄압대책 위원장에 피선되어 활동하였다. 1965년에는 한일협정에 반대, 의원직을 사퇴하였고 1967년에는 신민당 부총재로 선임되었다. 특히 이때부터 박정희 정권의 독재견제와 민주투쟁에 혼신을 다했고 이에 따라 많은 활동의 제약과 위협을 당했다. 그럼에도 불구하고 야당의 선봉에 서서 투쟁하였다. 1977년 3월에는 명동성당에서 거행된 3.1절 민주구국선언에 참가한 것에 연루되어 구속되었고 3년 징역을 언도받고 의원직은 물론 공민권까지 박탈당했다. 그는 1973년 8선의원이 됨으로 한국의정사상 최다선의원의 기록을 세웠고 가장 긴 의정활동을 했다. 그 동안 정치활동 외에도 각종 국제단체에서 활동하였다.