Debido a que su marido, el duque Guidobaldo de Montefeltro, era impotente, Isabel nunca tuvo hijos propios, pero adoptó al sobrino y heredero de su marido, Francesco Maria I della Rovere.

Permaneció allí hasta 1503 y entonces se unió a Guidobaldo en Venecia.

En 1509 Francisco Maria I se casó con Leonor Gonzaga, sobrina de Isabel, consolidando la dinastía.

Junto con su sobrina Leonor Gonzaga y su cuñada, la pobre condesa Emilia Pia Montefeltro, y sin dinero, encontraron refugio en el bastión familiar de Ferrara, donde Isabel murió en 1526.

Isabel Gonzaga fue inmortalizada por el escritor Baltasar Castiglione, cuyo trabajo de 1528, El cortesano,[3]​ se basó en sus interacciones y conversaciones con ella.