Xã hội Nho giáo Việt Nam thời phong kiến mang định kiến nặng nề với phụ nữ, không cho họ quyền tham gia học hành, thi cử… Tuy nhiên, trong lịch sử khoa bảng hơn 800 năm của Việt Nam, vẫn xuất hiện một tiến sĩ nữ. Sách Đại Nam dư địa chí ước biên viết: ‘Am Đàm Hoa, Tiến sĩ gái‘ (ở am Đàm Hoa có một nữ tiến sĩ). Đại Nam nhất thống chí gọi tên bà là Nguyễn Thị Duệ hay một số tài liệu khác ghi là Nguyễn Thị Du hoặc Nguyễn Ngọc Toàn.
Nguyễn Thị Duệ sống vào cuối thế kỷ 16, đầu thế kỷ 17, quê ở làng Kiệt Đặc (nay là phường Văn An), huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương. Khi nhà Mạc bị họ Trịnh đánh bại chiếm kinh đô, phải rời đến Cao Bằng lánh nạn, gia đình bà Duệ cũng tị nạn trên đó.
Vốn thông minh hơn người, 10 tuổi đã biết làm văn thơ, Nguyễn Thị Duệ được cha cho giả làm con trai theo thầy học chữ. Năm nhà Mạc mở khoa thi, lúc ấy dù triều đình đã suy kém nhưng lòng dân vẫn theo đông, sĩ tử tham gia rất nhiều, Nguyễn Thi Duệ lấy tên giả nam đi tranh tài và đỗ đầu. Khi ấy bà khoảng 17-20 tuổi.
Khi triều đình mở yến đãi các tân khoa, vua Mạc thấy tiến sĩ dáng vẻ mảnh mai, khuôn mặt thanh tú nên sinh lòng ngờ vực. Chúa gặng hỏi và biết được đây thực chất là gái.
Thời xưa phụ nữ không được phép đi thi, thậm chí dự một buổi bình văn ở nhà Giám (Quốc Tử Giám) cũng không được. Do đó việc Nguyễn Thị Duệ cải trang thi Hội, đỗ tiến sĩ là phạm tội khi quân.
Dù vậy, vua Mạc đã không trừng phạt mà còn khen ngợi, tỏ ra rất quý trọng tài sắc của bà. Chúa cho nạp Nguyễn Thị Duệ vào cung phong làm Tinh Phi (Sao Sa), ngụ ý khen bà vừa đẹp lại sáng láng như một vì sao. Nhân gian về sau cũng gọi bà là ‘Bà chúa Sao Sa’.
Năm 1625, quân Lê – Trịnh tiến lên Cao Bằng diệt nhà Mạc, Nguyễn Thị Duệ bị bắt, giải đến trước chúa Trịnh. Nhờ tài đối đáp khiêm nhường nhưng thông minh, bà thoát tội chết và được giao việc dạy các cung nhân. Sách Đại Nam nhất thống chí chép: ‘Vua Lê triệu vào dậy cung nữ, phong cho tước hiệu là Nghi Ái quan’.
Nguyễn Thị Duệ khi làm quan thường dẫn nghĩa lý kinh sử, sự tích cổ kim rành mạch, nên hai chúa Trịnh Tráng và Trịnh Tạc đều khen ngợi, trọng vọng. Các biểu sớ, văn bài thi Đại khoa, chúa đều nhờ bà khảo duyệt lại.
Năm 70 tuổi ‘Nghi Ái quan’ Nguyễn Thị Duệ xin về quê hương Chí Linh, dựng am Đàm Hoa để ở. Bà được vua cấp các thuế trong làng làm ngụ lộc, nhưng chỉ lấy một ít tiền, còn lại dành hết cho việc công ích, trợ giúp người nghèo.
Thuở làm quan, Nguyễn Thị Duệ đã chú trọng việc phát triển cho quê nhà, đặc biệt là sự nghiệp học hành của sĩ tử. Bà lập cho các học trò Chí Linh một Văn Hội, cứ ngày rằm, mồng một sẽ họp tại nhà thờ họ bà ở làng Kiệt Đặc, đợi đầu bài của bà ở kinh cho chạy ngựa trạm đem về. Riêng sự kiện này chứng tỏ chúa Trịnh quý trọng Nguyễn Thị Duệ lắm mới cho dùng ngựa trạm là của công để phục vụ riêng cho học trò của bà ở huyện Chí Linh.
Bài các sĩ tử làm xong, được đóng hòm gửi lên kinh cho Nghi Ái quan chấm rồi gửi trả. Bà còn xuất tiền cho người trưởng họ chu biện cơm nước cho sĩ tử hôm làm bài. Văn học Chí Linh thịnh là nhờ công không nhỏ của bà.
Nguyễn Thị Duệ giỏi cả Hán văn và quốc âm, sáng tác nhiều nhưng theo Vũ Phương Đề, thơ văn của bà đến thế kỷ 18 đã bị thất lạc gần hết.
Năm 80 tuổi, Nguyễn Thị Duệ mất, được an táng ở núi Phượng Hoàng, làng Kiệt Đặc, huyện Chí Linh, Hải Dương. Ngọn tháp xây trên mộ gọi là Tinh Phi cổ tháp, được liệt vào hạng Chí Linh Bát Cổ, có khắc mười chữ trên bia Lễ Phi sinh thông tuệ, nhất kính chiếu tam vương. Chúa Trịnh cũng có một cái bia tặng phong bà là Chính vương phủ thị nội cung tần đức lão Lễ Sư và cấp ruộng hương hỏa để thờ bà.
Dân làng Kiệt Đặc cũng lập một am nhỏ thờ ‘Bà chúa Sao Sa’ Nguyễn Thị Duệ, trong có bức hoành với đôi câu đối: Giáp khoa tiên chiếm Cao Bình bảng/ Đại bút do truyền bát cổ bi.
Năm 2004, tám vị đại khoa của tỉnh Hải Dương là hiền tài đất nước được đúc tượng đồng và khám thờ, trong đó có nữ tiến sĩ Nguyễn Thị Duệ. Bà được thờ cùng Khổng Tử tại hậu cung Văn miếu Mao Điền (Hải Dương).
Năm 2014, khu di tích mộ và đền thờ nữ tiến sĩ – nữ tiến sĩ duy nhất trong lịch sử khoa bảng Việt Nam – Nguyễn Thị Duệ được xếp hạng di tích quốc gia.