Феодора была одной из трёх дочерей императора Иоанна VI Кантакузина от Ирины Асень. Историк Никифор Григора в одном из отрывков ошибочно называет её Марией. В январе 1346 года, чтобы укрепить союз своего отца с растущим Османским бейликом и помешать османам оказывать поддержку императрице-регентше Анне Савойской во время продолжающейся гражданской войны, она была обручена с османским правителем Орханом Гази. Брак состоялся летом того же года. Её родители и сёстры сопровождали её в Силиври, куда высокопоставленные представители Орхана прибыли на флоте из 30 кораблей. Церемония была проведена в Силиври, где посланцы Орхана встретили её и по Мраморному морю сопроводили принцессу в османские земли в Вифинии, где и состоялась настоящая свадьба.