명온공주는 순조의 장녀로 태어났다. 문조(효명세자)의 친동생이며 복온공주와 덕온공주의 친언니이다. 덕온공주의 모후 순원왕후는 안동 김씨 출신으로 김조순의 딸이다. 14세 때 안동김씨 집안의 김현근과 결혼하였으나 병약하여 23세에 요절했다. 품성이 조용하고 왕실 사람들과 잘 어울려 칭송을 받았다. 특히 오빠 효명세자와는 좋은 오누이 관계를 유지했다는 기록이 전해진다. 호 '매란여사(梅蘭女史)'는 효명세자가 지어주었다고 한다. 

명온공주의 묘는 원래 종암리 보성전문학교(고려대) 앞쪽에 있다가 1936년에 망우리로 이장되었다. 비석은 고종의 명의로 세워진 것이다. 조선 후기 양식을 보여주는 장명등의 불탄 모습이나 상석 위에 새겨진 영문 이름은 1950년 인천상륙작전 후에 벌어진 '망우리 전투'의 흔적이다.

1817년(순조 17) 5월 11일 정식 공주로 봉해졌다. 1823년(순조 23년) 순조는 부마를 간택하고자 12세에서 15세까지의 소년들을 대상으로 금혼령을 내렸다. 5월 22일 초간택, 5월 27일 재간택, 6월 2일 삼간택을 행하였고, 세 번에 걸친 간택은 모두 창덕궁 희정당에서 열었다. 최종적으로 낙점된 사람은 진사 김한순의 아들 김현근이었다. 부마 김현근은 동녕위로 봉해져 궁궐바깥에서 명온공주와 살림을 차렸다. 

1830년(순조 30년) 5월 6일 오빠 효명세자의 죽음에 이어 1832년(순조 32년) 5월 12일 명온공주의 바로 아랫동생인 복온공주가 혼인 2년만에 15세의 어린 나이로 사망하였다. 그리고 겨우 한 달이 지난 6월 13일, 명온공주도 오랜 투병 생활 끝에 별세하고 말았다. 명온공주의 사망 그 이후로도 중국 사신, 판의금부사 등을 지내며 임금을 보필하다가 고종5년(1868)에 사망하였고 영의정에 추증되었다.