父は会津藩家老。明治4(1871)年日本初の女子留学生として津田梅子らと渡米。留学中に看護婦免状を取得。15年に帰国し、16年陸軍卿大山巌と結婚。いわゆる鹿鳴館時代には社交界の中心として活躍した。また、愛国婦人会理事、赤十字篤志看護会等の社会活動や女子英学塾(後の津田塾大学)の設立・運営にも尽力した。陸軍少将山川浩、東京帝国大学総長山川健次郎は実兄。