El seu pare, un pastor luterà, es feu càrrec personalment de la seva educació fins a la seva mort, el 1683, i després ho feu el seu oncle, Justinus Toellner. Rebé d’un camperol de Sommerfel, prop de Leipzig, i aficionat a l’astronomia, Christoph Arnold, els seus coneixements sobre la matèria.
Es casà (1692) amb l’astrònom Gottfried Kirch (Guben, 18 de desembre de 1639 ‒ Berlín, 25 de juliol de 1710). El 1700 es traslladà a Berlín quan Kirch fou nomenat astrònom ordinari de l’Acadèmia de Ciències, on treballà de manera no oficial però sí reconeguda amb el seu marit fent observacions astronòmiques per a la confecció de calendaris i almanacs. Durant una observació rutinària, el 21 d’abril de 1702, descobrí l’anomenat cometa de 1702 (C/1702 H1). L’any 1709 fou presentada per Gottfried Wilhelm Leibniz a la cort prussiana i explicà les seves observacions de taques solars.
A la mort del seu marit, li fou denegada la plaça d’astrònom ordinari a l’Acadèmia de Ciències per ser una dona sense estudis universitaris. El 1712 es traslladà a l’observatori privat del baró Bernhard Friedrich von Krosigk, on ja havia treballat a la seva arribada a Berlín. A la mort de Von Krosigk (1714) es traslladà a Danzig, avui Gdańsk, on es feu càrrec de l’antic observatori de Johannes Hevel.
El 1716 retornà a Berlín, on acompanyà i ajudà el seu fill Christfried Kirch (Guben, 24 de desembre de 1694 ‒ Berlín, 9 de març de 1740), que fou nomenat astrònom ordinari de l’Acadèmia de Ciències. És autora d’unes observacions sobre l’aurora boreal (1707) i de dos opuscles, un sobre la conjunció del Sol amb Saturn i Venus (1709) i un altre sobre la predicció d’un nou cometa (1711).
Les seves filles Christine (Guben, abril del 1697 ‒ Berlín, 6 de maig de 1782) i Margaretha Kirch (Berlín, 1703 ‒ 1744?) també foren astrònomes i ajudaren el seu germà en els seus càlculs i observacions.