Fue escritora y socia del Lyceum Club Femenino. Considerada una de las novelistas españolas más destacadas de la primera mitad del siglo XX, alcanzó gran reconocimiento por obras como La niña de Luzmela, La esfinge maragata o El metal de los muertos, y llegó a ser candidata al Premio Nobel de Literatura.
Nació en Santander el 15 de abril de 1869. Hija de Víctor Rodríguez-Espina y Olivares y de Ascensión García-Tagle y de la Vega, fue la séptima de una familia numerosa. Pasó parte de su infancia y juventud entre Santander y Mazcuerras (Cantabria), donde comenzó a escribir. En 1888 publicó su primer poema en la revista El Atlántico bajo el seudónimo Ana Coe Schnip.
En 1893 contrajo matrimonio con Ramón de la Serna Cueto, con quien tuvo cinco hijos: Ramón, Víctor, José, Josefina y Luis de la Serna Espina. El matrimonio se trasladó a Valparaíso (Chile), donde comenzó a colaborar en periódicos y revistas de América y España, entre ellos El Correo de Buenos Aires. Tras regresar a España en 1898 y ante las dificultades económicas y personales del matrimonio, se separó de su marido y se instaló en Madrid con sus hijos, dedicándose plenamente a la escritura y al periodismo.
Su carrera literaria comenzó a consolidarse tras ganar en 1907 un concurso con el cuento El Rabión. El gran éxito llegó en 1909 con la publicación de su primera novela, La niña de Luzmela. A esta siguieron obras como Despertar para morir (1910), Agua de nieve (1911), La esfinge maragata (1914), galardonada con el Premio Fastenrath de la Real Academia Española, y El metal de los muertos (1920), inspirada en la huelga de los mineros de Riotinto. Durante estos años se convirtió en una figura destacada de los círculos literarios madrileños y celebró en su casa la conocida tertulia de los “miércoles de Concha Espina”, a la que acudían personalidades como Antonio Maura, Ortega y Gasset, Antonio Machado, Federico García Lorca, Gerardo Diego o Pilar Valderrama.
A lo largo de su trayectoria recibió numerosos reconocimientos: Alfonso XIII le concedió la Banda de Damas Nobles de la Reina María Luisa, fue candidata al Premio Nobel de Literatura en varias ocasiones y recibió distintos galardones de la Real Academia Española. En 1934 obtuvo el divorcio de su marido gracias a la legislación republicana impulsada por su compañera en el Lyceum, Clara Campoamor.
El inicio de la Guerra Civil la sorprendió en Mazcuerras, donde permaneció hasta la ocupación de Santander por las tropas franquistas. Durante el conflicto y la posguerra expresó su apoyo al bando sublevado y dejó testimonio de la experiencia en obras como Diario de una prisionera, Retaguardia o Luna roja.
A partir de finales de los años treinta comenzó a perder la vista y en 1940 quedó completamente ciega, aunque continuó escribiendo con ayuda de sus hijos y colaboradores. Entre sus últimas obras figura la novela Una novela de amor (1953). En los últimos años recibió nuevos reconocimientos, como la Gran Cruz de Alfonso X el Sabio, la Medalla de Oro al Mérito en el Trabajo y diversas distinciones académicas.
Falleció en Madrid el 19 de mayo de 1955, a los 86 años. Su obra la convirtió en una de las figuras más influyentes de la narrativa española del primer tercio del siglo XX.