พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้ากนกวรรณเลขา เป็นพระราชธิดาในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ประสูติแต่เจ้าจอมมารดาเที่ยง เมื่อวันจันทร์ เดือนยี่ ขึ้น 6 ค่ำ นพศก จุลศักราช 1219 ตรงกับวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2400 มีพระโสทรเชษฐาและพระโสทรภคินี ได้แก่ พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหลวงสมรรัตนศิริเชฐ, พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าเสวตรวรลาภ, พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าศรีนาคสวาดิ, พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหมื่นราชศักดิ์สโมสร, พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าหญิง(ไม่มีพระนาม), พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหมื่นพงษาดิศรมหิป, พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าแขไขดวง, พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจรูญฤทธิเดช และพระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าพวงสร้อยสอางค์

พระองค์มีศักดิ์เป็นพระญาติของสมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากุณฑลทิพยวดี โดยพระองค์สืบเชื้อสายมาจากนายจำปา ณ เวียงจันทน์ ซึ่งเป็นพระญาติของเจ้าจอมมารดาทองสุก ในรัชกาลที่ 1 พระราชธิดาของพระเจ้าอินทวงศ์แห่งเวียงจันทน์[1]

พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้ากนกวรรณเลขา สิ้นพระชนม์เมื่อวันเสาร์ เดือน 8 แรม 6 ค่ำ ปีมะเมีย สัมฤทธิศก จุลศักราช 1280 ตรงกับวันที่ 29 มิถุนายน พ.ศ. 2461 สิริพระชันษา 60 ปี