О дате рождения и ранних годах Ирины ничего не известно. Её отец, опасаясь разрастания масштабов [[Восстание Ивайло|восстания Ивайло]], даровал титул деспото[[Деспот (титул)|деспота]] Ивану Асеню, жившего тогда в Константинополе, и выдал за него замуж Ирину Палеолог. Это произошло около 1277 или 1278 года. Византийские войска помогли утвердить Ивана Асеня III на престоле, что привело к союзу [[Ивайло]] и вдовствующей царицей Марией Кантакузеной. В 1278 году она вышла замуж за Ивайло, и он был провозглашён болгарским императором. Когда во время боевых действий 1279 года в [[Велико-Тырново|Тырново]] распространился слух о гибели Ивайло во время войны с монголами, местная знать признала Ивана Асеня III главой государства, а Ирина, соответственно, стала императрицей. Хотя Марию Кантакузен и её сына сослали в Византию, Ивану Асеню не удалось установить контроля над страной, и в 1280 году императорская чета бежала из Тырнова с государственной казной и святыми реликвиями. В Константинополе Михаил VIII некоторое время отказывался их принимать «из-за трусости» царственной четы. [[Георгий Пахимер]] сообщал, что около 1305 года Ирина Палеологиня пыталась поднять мятеж против собственного брата — императора [[Андроник II Палеолог|Андроника II Палеолога]], в отместку за убийство зятя — [[Рожер де Флор|Рожера де Флора]]. Заговор был раскрыт, и экс-императрица была помещена под арест. О её кончине ничего не известно.
