Дочь импе­ра­то­ра Клав­дия и его третьей жены Вале­рии Мес­са­ли­ны (Jos. AJ XX 149; Tac. Ann. XI 32, 34; Suet. Claud. 27; CIL VI 921; 5539; 9015; 9037). Соглас­но Таци­ту, роди­лась в кон­це 42 или нача­ле 43 г. (Tac. Ann. XIII 64), одна­ко соглас­но Дио­ну Кас­сию, уже в 41 г. была помолв­ле­на с Л. Сила­ном Торк­ва­том, потом­ком импе­ра­то­ра Авгу­ста (Dio LX 5, ср. Tac. Ann. XII 8; Suet. Claud. 27; 29).

В 48 г. Мес­са­ли­на навлек­ла на себя гнев супру­га и, желая про­будить в нем снис­хо­ди­тель­ность, напра­ви­ла к нему Окта­вию вме­сте с ее бра­том Бри­тан­ни­ком, чтобы молить о поща­де, одна­ко воль­ноот­пу­щен­ник Нар­цисс не допу­стил их к прин­цеп­су. Клав­дий не смяг­чил­ся, и Мес­са­ли­на была каз­не­на (Tac. Ann. XI 32—38). Новой женой импе­ра­то­ра ста­ла Агрип­пи­на, желав­шая сде­лать его наслед­ни­ком сво­его сына от пер­во­го бра­ка Л. Аге­но­бар­ба. Агрип­пи­на рас­стро­и­ла помолв­ку Окта­вии с Сила­ном и доби­лась ее обру­че­ния со сво­им сыном (Tac. Ann. XII 3—4; 9; Suet. Claud. 27; 29; Dio LX 31—32; Zonar. XI 10). В 50 г. Л. Аге­но­барб был усы­нов­лен Клав­ди­ем и полу­чил имя Нерон, а Окта­вия отда­на в удо­че­ре­ние в дру­гое семей­ство, чтобы жених не при­хо­дил­ся ей при­ем­ным бра­том (Dio LX 33).

В 53 г. Окта­вия вышла замуж за Неро­на, кото­рый в 54 г. стал пре­ем­ни­ком Клав­дия, веро­ят­но, отрав­лен­но­го Агрип­пи­ной (Jos. AJ XX 149; Tac. Ann. XII 58; Suet. Nero 7; Dio LX 33, 11; Zonar. XI 11; CIL VI 2040—2042; 8943; McCabe, Samos 299). Несмот­ря на свою без­уко­риз­нен­ную вер­ность, Окта­вия не поль­зо­ва­лась любо­вью супру­га, посто­ян­ны­ми любов­ни­ца­ми кото­ро­го были сна­ча­ла воль­ноот­пу­щен­ни­ца Акте, затем Поппея Саби­на (Tac. Ann. XIII 12; XIV 63; Suet. Nero 28; 35; Dio LXI 7, 1). В 55 г. Нерон рас­по­рядил­ся отра­вить Бри­тан­ни­ка, бра­та Окта­вии, опа­са­ясь, что тот может стать пре­тен­ден­том на импе­ра­тор­скую власть; Бри­тан­ник умер на гла­зах сво­ей сест­ры (Tac. Ann. XIII 16). Вско­ре Агрип­пи­на утра­ти­ла вли­я­ние на Неро­на, и отно­ше­ния меж­ду ними ухуд­ши­лись; желая обре­сти под­держ­ку у дру­гих чле­нов импе­ра­тор­ской семьи, Агрип­пи­на сбли­зи­лась с Окта­ви­ей, ста­ла про­яв­лять к ней свое рас­по­ло­же­ние и актив­но про­ти­во­дей­ст­во­вать наме­чав­ше­му­ся раз­во­ду Неро­на с ней (Tac. Ann. XII 18—19; XIV 1). В 59 г. Агрип­пи­на была уби­та по при­ка­за­нию Неро­на; в 62 г. Нерон раз­вел­ся с Окта­ви­ей, сослав­шись на ее бес­пло­дие, и женил­ся на сво­ей любов­ни­це Поппее Сабине. По нау­ще­нию Поппеи Окта­вия была обви­не­на в пре­лю­бо­де­я­нии с рабом Эвке­ром, хотя мно­гие ее рабы­ни даже под пыт­кой заяви­ли о неви­нов­но­сти сво­ей гос­по­жи. Окта­вия была высла­на в Кам­па­нию и содер­жа­лась там под стра­жей. Она была очень попу­ляр­на в наро­де, и ее участь вызы­ва­ла сожа­ле­ние, так как обви­не­ние в супру­же­ской измене счи­та­лось кле­вет­ни­че­ским. Рас­про­стра­нив­ший­ся вско­ре лож­ный слух о воз­вра­ще­нии Окта­вии при­вел к все­на­род­но­му лико­ва­нию, кото­рое выли­лось в мас­со­вые бес­по­ряд­ки при попыт­ке стра­жи его пре­кра­тить. Обес­по­ко­ен­ный попу­ляр­но­стью Окта­вии, Нерон вто­рич­но обви­нил ее в пре­лю­бо­де­я­нии, на этот раз с пре­фек­том Мизен­ско­го флота Ани­ке­том. Окта­вия была при­зна­на винов­ной в том, что соблаз­ни­ла Ани­ке­та, желая полу­чить кон­троль над фло­том, и пре­рва­ла бере­мен­ность. Нерон при­го­во­рил ее к ссыл­ке на о. Пан­да­те­рию; 7 июля 62 г. Окта­вия была уби­та по при­ка­за­нию импе­ра­то­ра; ее голо­ву доста­ви­ли в Рим и предъ­яви­ли Поппее (Jos. AJ XX 153; Tac. Ann. XIV 59—64; Hist. I 13; Suet. Nero 35; Dio LXII 13; Vict. Epit. de Caes. V 5; Eutrop. VII 14).