Figlia del conte Francesco Cenci, uomo violento e dissoluto, e di Ersilia Santacroce, in famiglia trovò un ambiente quanto mai difficile e fu costretta a subire le angherie e le insidie del padre che, nel 1593, sposò, in seconde nozze, la vedova Lucrezia Petroni, dalla quale non ebbe figli.
Si dice che, esasperata dalle violenze e dagli abusi sessuali paterni, Beatrice fosse giunta alla decisione di organizzare l'omicidio di Francesco con la complicità della matrigna Lucrezia, i fratelli Giacomo e Bernardo, il castellano Olimpio Calvetti ed il maniscalco
Beatrice inizialmente negò ostinatamente ogni coinvolgimento ma la tortura della corda ne vinse ogni resistenza e finì per ammettere il delitto.
Il processo ebbe un grande seguito pubblico. Gli imputati vennero tutti giudicati colpevoli e condannati a morte. Beatrice e Lucrezia, condannate alla decapitazione, Giacomo allo squartamento. Solo per Bernardo il pontefice acconsentì alla commutazione della pena, gli fu imposta la pena dei remi perpetui, sulle galere pontificie, e fu obbligato, inoltre, ad assistere all'esecuzione dei congiunti legato a una sedia.
L'esecuzione di Beatrice, della matrigna e del fratello maggiore avvenne la mattina dell'11 settembre 1599 nella piazza di Castel Sant'Angelo gremita di folla.