พระเจ้าราชวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าดวงจันทร์ ประสูติเมื่อวันพุธที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2326[1] เป็นพระธิดาในสมเด็จพระบวรราชเจ้ามหาสุรสิงหนาท ประสูติแต่เจ้าจอมมารดาฉิม เป็นพระธิดาพระองค์แรกที่ประสูติหลังจากพระบิดาอุปราชาภิเษกแล้ว

ในสมัยรัชกาลที่ 2 พระองค์ได้ทำราชการอยู่ในพระบวรราชวัง ภายหลังสมเด็จพระบวรราชเจ้ามหาเสนานุรักษ์ เสด็จสวรรคตแล้ว พระองค์ทรงย้ายมาทำราชการอยู่ในพระบรมมหาราชวัง ปรากฏพระนามในปฐมวงศ์ พระราชนิพนธ์ในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวว่า[2]

"...พระเจ้าอยู่หัวกรมพระราชวังบวรสถานมงคล ในแผ่นดินพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกย์นั้น... ได้มีพระราชบุตร พระราชบุตรีแต่นารีบาทบริจาริก แลพระสนมนางในอิกหลายพระองค์... จะขอออกพระนามแต่พระองค์ที่เปนสำคัญปรากฏ... พระราชบุตรีนั้น คือพระองค์เจ้าดวงจันทร์พระองค์ ๑ เปนผู้ใหญ่ กับพระองค์เจ้าดุสิดาอับศร ๑ สองพระองค์นี้ ในแผ่นดินพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาไลยได้ทำราชการอยู่ในพระบวรราชวัง ครั้นพระเจ้าอยู่หัวกรมพระราชวังเสด็จสวรรคตแล้ว ได้ลงมาทำราชการอยู่ในพระบรมมหาราชวัง อยู่จนสิ้นแผ่นดินนั้น..."

เมื่อปี พ.ศ. 2399 พระเจ้าราชวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าดวงจันทร์ มีพระชันษา 73 ปี พระองค์เป็นเจ้านายพระองค์แรกที่มีพระชันษาเท่าพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เสด็จพระราชดำเนินไปพระราชทานเครื่องสักการะกับต้นไม้เงินต้นไม้ทองคู่หนึ่ง เพื่อเฉลิมพระเกียรติพระเจ้าราชวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าดวงจันทร์ ถึงในพระราชวังบวร ภายหลังจึงถือเป็นพระราชประเพณีที่หากเจ้านายพระองค์ใดมีพระชันษาเท่าพระชนมพรรษาของพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช ก็จะทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯพระราชทานเครื่องสักการะ ถ้าเป็นเจ้านายทรงศักดิ์สูงก็จะพระราชทานต้นไม้เงินต้นไม้ทองเฉลิมพระเกียรติด้วย แล้วเลยเป็นประเพณีสืบมาถึงรัชกาลหลัง ๆ[3]

พระเจ้าราชวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าดวงจันทร์ สิ้นพระชนม์ในสมัยรัชกาลที่ 5 เมื่อวันจันทร์ที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2411 (ปัจจุบันคือ พ.ศ. 2412) สิริพระชันษา 85 ปี พระราชทานเพลิงพระศพ ณ พระเมรุวัดสระเกศราชวรมหาวิหาร เมื่อวันศุกร์ที่ 4 มิถุนายน พ.ศ. 2412