生，其父袁祚廙清末曾入袁世凯的幕僚。燕京大学物理系毕业，被誉为燕京的“校花”。1931年6月30日，与清华大学教授叶公超结婚，婚姻不甚美满。在西南联合大学时期，吴宓常去叶公超家里吃饭，亲见两人吵架，《吴宓日记》多次提及袁永熹。抗日战争爆发后，携及子女移居美国，在美国加州大学从事研究工作。1981年，叶公超在台北去世，袁永熹没有赶回告别，仅献上挽联：“烽火结鸳盟治学成家心虚安危轻叙别；丹青遗史迹幽兰秀竹泪痕深浅尽纵横。”1995年在加州去世。