È figlia di Anne Isabella Milbanke, matematica, e del poeta George Byron, il quale lascerà entrambe, per sempre, poco dopo la sua nascita. Viene instradata sin da piccola alla scienza dalla madre, nel timore che percorresse le orme del padre.

Tra il 1842 e il 1843 sviluppa un algoritmo per il calcolo dei numeri di Bernoulli che, se tradotto in un linguaggio di programmazione, funzionerebbe su un moderno computer. Ada ha scritto il primo esempio di software pensando alla Macchina Analitica progettata e mai realizzata da Charles Babbage, una calcolatrice meccanica, con l’architettura dei moderni calcolatori elettronici (memoria, unità di calcolo e di controllo, dispositivo di input/output) che sarebbero stati introdotti, per altra strada, solo fra gli anni Trenta e Quaranta del Novecento. Ha intuito con lucidità le potenzialità della macchina che ancora non esisteva, e compreso, se non meglio di Babbage in modo diverso, come potesse essere usata per operare non solo con numeri, ma con simboli anche astratti, fossero algebra o musica.

Ada riceve lezioni di matematica da Mary Somerville – una scienziata e divulgatrice autrice di libri adottati nelle università e discussi alla Royal Society, istituzioni a cui le donne allora, peraltro, non avevano accesso – e dal 1840 avvia una corrispondenza con il matematico Augustus De Morgan. Coglie la possibilità di astrazione anche dalle scienze naturali, che sta scoprendo la matematica del suo tempo, pur non arrivando mai a maneggiarne gli strumenti propriamente.

L’inventore Charles Wheatstone le propone di tradurre in inglese, per la rivista «Taylor’s Scientific Review», l’intervento sulla Macchina Analitica presentata dal capitano Luigi Menabrea (futuro primo ministro italiano) al Congresso degli scienziati di Torino del 1840. Babbage sta lavorando alle sue macchine quando il governo britannico gli blocca i finanziamenti: prende al volo l’occasione e chiede alla giovane tanto in vista di non limitarsi a tradurre Menabrea, ma di aggiungere commenti ed esempi. È in Sketch of the Analitycal Engine Invented by Charles Babbage, nelle note della traduttrice all’articolo di Menabrea, che Ada, oltre a correggere alcuni errori dell’autore italiano, presenta il suo algoritmo e le sue osservazioni che anticipano un’era. Dalla fitta corrispondenza con lo scienziato in quei mesi di lavoro emerge anche la sua ferma opposizione a inserire nel testo osservazioni circa il mancato finanziamento delle macchine da parte del governo, e a pubblicare l’articolo, separato dal commento firmato da Babbage, su un’altra rivista, le «Philosophical Transactions», come lui la sollecitava a fare: "I declared at once to Babbage that no power should induce me to lend myself to any of his quarrel, or to become in any way his organ", scrive Ada, partecipando così allo sforzo di molti in quel periodo di professionalizzare le scienze.

Ada, che nel 1835 sposa William King, conte di Lovelace dal 1838, ha tre figli, è spesso ricevuta a corte, frequenta Charles Dickens e Michael Faraday. Suscitano pettegolezzi le sue scommesse al gioco e sui cavalli, che le fanno perdere una fortuna, anche se di recente è stata avanzata l’ipotesi, plausibile, che a disperdere tanto denaro sia stato piuttosto il conte di Lovelace.

Muore di cancro all’utero a trentasei anni (alla stessa età in cui era morto il padre), dopo lunghe sofferenze che allevia con il laudano, sfinita anche dai salassi che le praticavano i suoi medici. Per suo desiderio, fu sepolta accanto al padre che non aveva mai conosciuto. I suoi scritti, fra cui la corrispondenza con Babbage, non sono ancora stati pubblicati integralmente e sono dispersi in tre diversi fondi. Nel 1979 il suo nome è stato dato a un linguaggio di programmazione commissionato dal Pentagono per sostituire gli oltre quattrocento idiomi diversi in uso nella gestione di banche dati e sistemi d’arma. Nel 1991, presso lo Science Museum di Londra, viene costruita per la prima volta l’intera macchina di Babbage.