孝懿仁皇后康熙十五年(1676年)入宫。
康熙十六年(1677年)八月二十二日，佟氏被册封为贵妃。
康熙十七年(1678年)二月二十六日，孝昭仁皇后崩逝。此后的十多年间康熙帝未再立后，因此由当时份位最高的贵妃佟氏掌管六宫。
康熙二十年(1681年)十二月二十日，晋封佟氏为皇贵妃。
康熙二十二年(1683年)六月十九日巳时，皇贵妃佟佳氏生皇八女，母女平安，但皇八女在同年闰六月十四日戌时夭折。
康熙二十七年(1688年)，佟国纲请归满洲，自此，佟氏一族由汉军旗编入满洲镶黄旗。
康熙二十八年(1689年)七月初七日亥时，皇贵妃佟氏病重，康熙帝闻知后由西直门进入神武门回宫;同年七月初九日，立皇贵妃佟氏为皇后并颁诏天下，康熙帝将部院各衙门奏章交送内阁，以便有更多时间陪伴病重的佟佳氏。
同年七月初十日申刻，皇后佟佳氏于承乾宫病逝。
同年七月十一日，奉安大行皇后梓宫于承乾宫正殿，康熙帝为此辍朝、成服，妃嫔皇子以下成服。诸王、贝勒、内大臣等跪奏曰:"皇上近又圣躬违和，臣等恭请皇上节哀。"不久之后奉移大行皇后梓宫至朝阳门外享殿，康熙帝亲临送别皇后梓宫。
同年七月十八日，内大臣、大学士、尚书等认为康熙帝在殡宫附近驻跸会更加郁闷悲伤，伏请皇上回銮，待七月二十一日再到此处，惟康熙帝下旨:"持服居宫中，予心未惬。"。诸臣又奏曰:"皇上悲哀甚久，臣等之意深为不安，祈皇上少节哀痛。"
康熙二十八年九月二十一日，以册谥大行皇后，遣都统喇克达，告祭太庙。
康熙二十八年九月二十二日，康熙帝追谥佟佳氏为孝懿皇后;十月初十日辰时，圣祖到乾清门听部院各衙门官员面奏后，伊桑阿和阿兰泰等十数名大学士与学士向圣祖呈上折本。折本称谏议大夫黄六鸿弹劾候选县丞洪升、赞善赵执信和候补知府翁世庸等人在孝懿仁皇后丧期，在洪升的寓所观看其著作之《长生殿》演出，触犯"大不敬"罪，洪升遭革去国子监监生籍，并且发回乡里。
同年十月二十日，孝㦤皇后梓宫葬于景陵。
雍正元年九月，雍正帝加上尊谥曰孝懿温诚端仁宪穆奉天佐圣仁皇后，升祔太庙。
雍正十三年(1735年)十一月，乾隆帝加上尊谥曰:孝懿温诚端仁宪穆和恪奉天佐圣仁皇后。
嘉庆四年(1799年)四月，嘉庆帝加上尊谥曰:孝懿温诚端仁宪穆和恪慈惠奉天佐圣仁皇后。
史籍记载《清实录康熙朝实录》:
康熙帝册封佟氏为贵妃册文:
八月二十二日丙寅，遣大学士觉罗勒德洪、持节授佟氏册宝。封为贵妃。册文曰、朕惟佐理内廷、宜备赞襄之位、协宣阴教、允资淑慎之贤。爰考彝章、式隆典礼。咨尔佟氏、笃生名族、克备令仪。赋质端良、彤管之徽音夙著、禀心恭顺、褕衣之锡命攸宜。兹仰承太皇太后慈谕、以册宝册封尔为贵妃。其益懋柔嘉、翼中壸而敷雅化、永怀祗敬、导嫔御以树芳型。钦哉。
康熙帝进封贵妃佟氏为皇贵妃册文:
命大学士勒德洪、持节进封贵妃佟氏、为皇贵妃。册文曰、朕惟五典慎徽、妫汭重嫔虞之化。二南正始、关雎资佐姒之贤。遐稽历代之彝章。式进宸闱之位序。咨尔贵妃佟氏。毓生名阀。协辅中闺。温惠宅心。端良著德。凛芳规于图史、夙夜维勤。表懿范于珩璜、言容有度。兹仰承太皇太后慈谕、以册宝、进封尔为皇贵妃。尔其光昭内则、用迓景福于方来。益慎妇仪、茂衍鸿庥于有永。钦哉。
康熙帝册立皇贵妃佟氏为皇后册文:
册立皇贵妃佟氏、为皇后。册文曰、朕惟德协黄裳、王化必原于宫壸。芳流彤史、母仪用式于家邦。秉令范以承庥。锡鸿名而正位。咨尔皇贵妃佟氏、乃领侍卫内大臣舅舅佟国维之女也。系出高闳。祥钟戚里。矢勤俭于兰掖。展诚孝于椒闱。慈著螽斯、鞠子洽均平之德。敬章翚翟、禔身表淑慎之型。夙著懿称。宜膺茂典。兹仰遵慈谕、命以册宝、立尔为皇后。尔其祗承景命。善保厥躬。化被蘩苹、益表徽音之嗣。荣昭玺绂、永期繁祉之绥。钦哉。
《清实录雍正朝实录》:
雍正帝上孝懿仁皇后尊谥册文:
庚辰。恭上孝懿仁皇后尊谥。册文曰。俪乾作则坤元彰厚载之功。体巽流徽、庙祀举尊亲之典。贲瑶函于有耀熙鸿号于无穷。钦惟皇妣孝懿仁皇后、毓粹高门。腾芬戚畹。佐显承之弘烈、壸政勒修。笃慈爱之盛心、母仪懋著。履和思顺、致诚孝于彤闱。尚俭怀谦、翼升平于黼座。抚冲龄而顾复、备蒙鞠育之仁。溯十载之劬劳、莫报生成之德。缅宫庭之佑启、翟舀如存。感岁月之迁流、萱帏久閟。追维慈覆、弥怀高厚之恩。诞绍丕基、倍切显扬之愿。安贞令范、洵应地以无疆。炳曜徽音、长配天而不泯。谨奉册宝、恭上尊谥曰。孝懿温诚端仁宪穆奉天佐圣仁皇后。伏冀淑灵式庇、茂膺天禄之炽昌。嘉德惟馨、永廓圣图之广大。洁苾芬而肃荐。耀金石以长垂。谨言。宝文曰、孝懿温诚端仁宪穆奉天佐圣仁皇后之宝。
《清史稿·卷二百十四·列传一》记载:
孝懿仁皇后，佟佳氏，一等公佟国维女，孝康章皇后侄女也。康熙十六年，为贵妃。二十年，进皇贵妃。二十八年七月，病笃，册为皇后。翌日甲辰，崩。谥曰孝懿皇后。是冬，葬仁孝、孝昭两后之次。雍正、乾隆、嘉庆累加谥，曰孝懿温诚端仁宪穆和恪慈惠奉天佐圣仁皇后。女一，殇。
家族成员曾祖父:佟养真
祖父:佟图赖
父亲:佟国维
母亲:赫舍里氏
姑母兼婆婆:孝康章皇后
伯父:佟国纲
丈夫:康熙帝爱新觉罗·玄烨
养子:胤禛，胤祺，胤禩等多位皇子
女儿:皇八女(未序齿，幼殇)
同父异母妹妹:悫惠皇贵妃
同胞兄弟:叶克书、隆科多、庆复
侄子:舜安颜