Riche, certes, mais peu favorisée par la nature, d’allure masculine et décidément impossible à marier, elle se jeta à corps perdu dans la Fronde en se rangeant du côté des insurgés et en assumant le commandement, au moins nominal, de l’armée des Princes. Elle prit Orléans. De retour à Paris, et jouissant d’une grande popularité, au cours de la bataille du faubourg Saint-Antoine (2 juil. 1752), elle se rendit à la Bastille et sauva le Grand Condé et ses troupes, vaincus par Turenne, en faisant tirer les canons de la forteresse sur l’armée de celui-ci. Les portes de Paris s’ouvrirent permettant à l’armée de Condé de traverser la ville et d’aller camper au-delà du faubourg Saint-Victor. Cependant, au cours des journées sanglantes qui suivirent, elle joua un rôle de médiatrice et se montra pleine d’humanité. Contrainte de s’exiler après le retour du jeune roi et de Mazarin, elle demeura dans sa terre de Saint-Fargeau jusqu’en 1657.
En 1660, aux côtés d’Anne d’Autriche, de Mazarin, Turenne et d’autres farouches ex-frondeuses, elle assista à l’entrée de Louis XIV et de la jeune reine Marie-Thérèse dans la capitale.
En 1670, voilà la Grande Mademoiselle amoureuse du bellâtre et volage Lauzun de six ans son cadet. Le roi, après avoir hésité, accepta d’abord ce mariage avant de s’y opposer face au concert de protestations que suscitait cette mésalliance. Enfermé pendant dix ans à la citadelle de Pignerol, Lauzun, une fois libre, retrouva sa prétendante restée inconsolable. Bien qu’il n’existât pas de preuves, on pense que le mariage eut lieu malgré tout en grand secret. Union malheureuse s'il en fut. Tout en sachant répondre aux brutalités de Lauzun, excédée et lassée, elle se sépara de lui pour consacrer le reste de sa vie à la dévotion et à l’achèvement de ses Mémoires.
S’il est incontestable que la Grande Mademoiselle avait un caractère explosif, en fut-il vraiment de même pour ses viscères ? D’un côté, on raconte que son cœur mal embaumé explosa dans le carrosse au cours de son transport au Val-de-Grâce à la grande frayeur de son porteur l’abbé de la Combe, premier aumônier de la princesse. Et de l’autre, se sont ses entrailles enfermées dans une urne qui, elles aussi mal embaumées à force de fermentation, auraieny explosé au nez de l’assistance causant fracas, frayeur et risée.
Le corps de la Grande Mademoiselle, déposé dans un double cercueil en plomb et en bois, fut inhumé, sans tombe, dans la crypte des Bourbons de la basilique Saint-Denis.
Après la profanation de sa sépulture en 1793, ce qu’il en restait fut jeté dans une fosse avant de trouver place dans l’ossuaire de la basilique en 1817.