虽然大江皇女和泉皇女的其他异母姊都嫁给了天武天皇或其皇子，但因泉皇女当时年纪尚幼，故此未有指婚。当泉皇女到了适婚年龄，却又没有年纪相当的皇子可供婚配。加上其兄川岛皇子因告发大津皇子谋反一事而遭人非议，也令泉皇女的婚事一再延误。

大宝元年（701年）二月（日本旧历）约30岁时被选定为下任伊势神宫斋王，接替被突然解任的上任斋王多纪皇女。庆云三年（706年）闰正月二十八日出发到伊势神宫正式就任。同年八月五日，下任斋王田形皇女选定，泉皇女退任。

泉皇女于斋王一职的就任与退任并不寻常：一般而言，斋王在宫中的初斋院和京郊洁斋所斋戒沐浴3年后便会赴伊势就任，但泉皇女却斋戒沐浴5年，而且就任半年左右便匆匆退任。个中原因史籍未有记载。

灵龟元年（715年）正月十一日返回京城，叙位三品，加封一百户。之后再晋位二品（确实时期未明），天平六年（734年）二月八日约60岁时去世，终身未嫁。