Emilie Snethlage nasceu em Kraatz, então parte da Prússia, na província de Brandemburgo, em uma família luterana. Perdeu a mãe aos quatro anos de idade, e foi educada em casa pelo pai, o reverendo Emil Snethlage, formação que lhe proporcionou sólida base intelectual e autonomia desde cedo.
Após trabalhar por vários anos como governanta, Emilie decidiu, já adulta, dedicar-se à ciência. Em 1900, ingressou no curso de história natural da Universidade de Berlim, tornando-se uma das primeiras mulheres a se graduar em ciências naturais na Alemanha. Obteve o título de doutora em Filosofia Natural, tendo sido orientada por Friedrich Weismann (1834–1914) e sendo aluna também de Ernst Haeckel (1834–1919), dois dos principais expoentes do pensamento darwinista na virada do século XIX para o XX. Iniciou sua carreira científica como assistente no Museu de História Natural de Berlim.
Por recomendação do ornitólogo Anton Reichenow, Emilie Snethlage foi contratada por Emílio Goeldi para trabalhar no Museu de História Natural em Belém, hoje Museu Paraense Emílio Goeldi (MPEG). Essa função a levou a realizar extensas expedições pelos territórios mais remotos da Amazônia, consolidando-se como uma das maiores especialistas em avifauna amazônica de seu tempo.
Após a morte do botânico Jacques Hüber, Emilie assumiu a direção do MPEG, entre 1914 e 1922, tornando-se uma das primeiras mulheres a ocupar um cargo de direção em uma instituição científica na América Latina. Nesse período, produziu uma de suas obras mais importantes, o Catálogo das Aves Amazônicas (1914), no qual sistematizou informações taxonômicas, biogeográficas e biológicas sobre 1.117 espécies de aves da Amazônia, reunindo todo o conhecimento disponível até então.
Seu trabalho caracterizou-se pela forte ênfase na pesquisa de campo e na observação direta da fauna e da flora. Em 1909, realizou uma travessia a pé entre os rios Xingu e Tapajós, acompanhada por guias indígenas, em território até então pouco conhecido pela ciência, experiência que teve grande repercussão internacional e resultou também na publicação de artigos de caráter etnográfico.
Em 1922, passou a atuar como naturalista no Museu Nacional do Rio de Janeiro, onde conviveu com pesquisadoras como Bertha Lutz e Heloísa Alberto Torres. A partir dessa instituição, realizou extensas viagens científicas pelo Maranhão, Espírito Santo, Minas Gerais, Bahia, Mato Grosso, Goiás (região do rio Araguaia e ilha do Bananal), além de pesquisas no Sul do Brasil, Argentina e Uruguai.
Ao longo de sua carreira, Emilie Snethlage publicou mais de 40 artigos científicos no Brasil e no exterior, descrevendo cerca de 60 espécies e subespécies de aves. Os espécimes coletados por ela integram hoje importantes acervos científicos nacionais e internacionais. Foi membro da Academia Brasileira de Ciências e da International Society of Woman Geographers, tendo seu trabalho reconhecido por diversos cientistas, inclusive pelo ex-presidente norte-americano Theodore Roosevelt. O ornitólogo Helmut Sick dedicou-lhe a obra Ornitologia Brasileira (1985).
Emilie Snethlage faleceu em Porto Velho, vítima de insuficiência cardíaca, sendo sepultada no cemitério dos Inocentes. Em sua homenagem, a ave conhecida como tiriba-do-madeira recebeu o nome científico Pyrrhura snethlageae, e um busto em sua memória foi instalado no Memorial Rondon, às margens do rio Madeira, em Porto Velho.
