Estremamente poco è noto riguardo alla sua vita di ciò che non sia estrapolabile dalle dediche e lettere scritte nella sua collezione di madrigali. Probabilmente nacque a Casole d'Elsa, vicino a Siena, come si evince dal suo nome. Il suo primo lavoro è datato 1566; quattro madrigali in una collezione, Il Desiderio, che lei produsse a Firenze. Due anni dopo pubblicò a Venezia il suo primo vero libro di madrigali per quartetto di voci, Il primo libro di madrigali, che fu la prima composizione pubblicata da una donna. Quello stesso anno Orlando di Lasso condusse un'opera della Casulana alla corte di Alberto V di Baviera a Monaco, ma quella di composizione non ci è giunta traccia. Fu probabilmente vicina a Isabella de' Medici, e le dedicò alcune sue. Nel 1570, 1583 e 1586 pubblicò altri libri di madrigali, sempre a Venezia.