Fille du futur empereur romain Vespasien et de Domitilla l’Aînée . Elle est ainsi la sœur des futurs empereurs Titus et Domitien.
À 15 ans, elle est mariée à Quintus Petillius Cerialis , un général de rang élevé au service de son père. Le couple a une fille, qui porte elle aussi le nom de Flavia Domitilla et est vénérée comme une sainte dans le catholicisme.
Elle meurt avant même l’accession de son père à l’empire.