Γεννήθηκε στο Μακροχώρι (Μπακίρκιοϊ) της Κωνσταντινούπολης, τον Αύγουστο του 1880. Το επώνυμό της ήταν Γαϊτάνογλου, το οποίο μόλις πήγε σχολείο εξελληνίστηκε σε Γαϊτανοπούλου (του αδελφού της αντίστοιχα έγινε Γαϊτανίδης). Όταν ήρθε στην Ελλάδα, άρχισε να χρησιμοποιεί κανονικά το επώνυμο του πατέρα της, Παναγιώτη Γαϊτάνου. Τέλειωσε το Ζωγράφειο Παρθεναγωγείο της Κωνσταντινούπολης και συμπλήρωσε τις σπουδές της επί τρία χρόνια στην Αθήνα. Το 1901 έγινε βοηθός διευθύντρια του Παρθεναγωγείου του Μακροχωρίου, τη διεύθυνση του οποίου ανέλαβε πλήρως το 1903 και τη διατήρησε μέχρι το 1907. Από το 1897 άρχισε να δημοσιεύει διηγήματα και άλλα κείμενα σε περιοδικά, ετήσια ημερολόγια και άλλα έντυπα. Το 1908 εξέδωσε στην Αθήνα τόμο διηγημάτων με τίτλο Οράματα υπό το ψευδώνυμο Σίβυλλα. Την περίοδο 1909-1911 υπήρξε συνεργάτιδα και, εν συνεχεία, διευθύντρια του εβδομαδιαίου περιοδικού της Κωνσταντινούπολης Νέον Πνεύμα. Το 1911 εγκαταστάθηκε μόνιμα στην Αθήνα. Εργάστηκε αρχικά ως δασκάλα και το 1914 διορίστηκε (κατόπιν συμμετοχής σε διαγωνισμό) στο Υπουργείο Εμπορίου και Βιομηχανίας. Το 1916 εξέδωσε τη μελέτη Η καταγωγή του ανθρώπου και η εξέλιξίς του στην Κοινωνία. Lamarck, Darwin, Marx. Την ίδια εποχή συμμετέσχε ενεργά —μέχρι και με παράνομες αφισοκολλήσεις— στον αγώνα για αβασίλευτη δημοκρατία, ενώ τη διάρκεια των «Νοεμβριανών» τραυματίστηκε από σφαίρα στο πόδι, καθώς βοηθούσε στη νοσηλεία τραυματισμένων Γάλλων στρατιωτών στον λόφο του Φιλοπάππου. Το 1919 ίδρυσε τον «Σοσιαλιστικό Όμιλο Γυναικών» και το 1921 τον «Διεθνή Σύνδεσμο Γυναικών», δημιουργήματα του οποίου ήταν το «Σπίτι του Κοριτσιού» (1921), ο «Ξενώνας της Γυναίκας» (1932), η «Νυχτερινή Σχολή Αγραμμάτων» και η «Σχολή διά Νηπιοκόμους» (1933). Το 1921, η Αθηνά Γαϊτάνου υπήρξε ιδρυτικό μέλος του «Συνδέσμου των Δικαιωμάτων Γυναικός» (με τον οποίον αργότερα ήρθε σε αντίθεση με αφορμή τη στάση του στο ζήτημα της ψήφου στις γυναίκες), του «Συνδέσμου Αναγεννήσεως», του «Συνδέσμου Προστασίας Μεταναστών» και του «Συνδέσμου Προστασίας Γυναικών και Ανηλίκων Κρατουμένων». Το 1925 πρωτοστάτησε στην ίδρυση του Συνδέσμου «Λαϊκόν Πανεπιστήμιον», ενώ την ίδια χρονιά εξέδωσε στην Αθήνα το Γυναίκα και πολιτική. Υπήρξε τακτική συντάκτρια του Ριζοσπάστη από το 1916 και πολλών σοσιαλιστικών εντύπων, όπως ο Εργάτης, τα Εργατικά δίκαια, ο Σοσιαλισμός, τα Σοσιαλιστικά φύλλα, η Εργατική Άμυνα και το Δελτίον του Ελληνικού Σοσιαλιστικού Κόμματος. Από το 1919 ήταν τακτική συντάκτρια και ρεπόρτερ της καθημερινής εφημερίδας Κοινωνία και συνεργάτιδα του Ελεύθερου Τύπου και της Πολιτείας (1930-1932) για φεμινιστικά θέματα. Το 1921 συνίδρυσε το περιοδικό Ελληνίς, του οποίου υπήρξε διευθύντρια μέχρι τον Δεκέμβριο του 1932. Συνέταξε λήμματα για οικονομικά, πολιτικά και φεμινιστικά θέματα στη Μεγάλη Ελληνική Εγκυκλοπαιδεία και στο Λεξικό Ελευθερουδάκη. Άρθρα και μελέτες δημοσιεύτηκαν σε πολλά ξένα περιοδικά, όπως το Femme Socialiste και το Pour les Femmes. Πρότεινε και επιμελήθηκε το αφιέρωμα του πολωνικού περιοδικού Kobieta Współczesna (Σύγχρονη Γυναίκα) στην Ελληνίδα γυναίκα (Φεβρουάριος 1930). Το καλοκαίρι του 1931 πήρε μέρος στην Δ΄ Διεθνή Σοσιαλιστική Συνδιάσκεψη Γυναικών στη Βιέννη ως εκπρόσωπος του «Σοσιαλιστικού Ομίλου Γυναικών» και συνδέθηκε φιλικά με τη γερμανίδα σοσιαλίστρια Λουίζα Κάουτσκι, με την οποία άρχισε να αλληλογραφεί, καθώς και με άλλες σοσιαλίστριες και φεμινίστριες από διάφορες ευρωπαϊκές χώρες. Από τα μέσα της δεκαετίας του ’30 και κυρίως από την επιβολή της δικτατορίας Μεταξά (1936) ανεστάλη η λειτουργία του Σοσιαλιστικού Ομίλου καθώς και των περισσότερων Συνδέσμων και η Γιαννιού στράφηκε κυρίως στο συγγραφικό της έργο, με έμφαση στην τοπική και πολιτιστική ιστορία της ιδιαίτερης πατρίδας της («Από την Ανατολικήν Θράκην, η επαρχία Δέρκων», περιοδικό Θρακικά, 1940· «Τα φιλολογικά σαλόνια της Πόλης», περιοδικό Νέα Εστία, 1948· Το πνευματικό Μακροχώρι του καιρού μου, Κωνσταντινούπολη 1951). Στη διάρκεια της Κατοχής χώρισε με τον Νίκο Γιαννιό κι έζησε με την κόρη τους Μυρτώ, διατηρώντας ωστόσο καλή και στενή σχέση μαζί του. Πέθανε στην Αθήνα, στις 19.2.1952

[Πηγές: βιογραφικά σημειώματα και αυτοβιογραφικές αναφορές στο αρχείο καθώς και: Ίρις Αυδή-Καλκάνη, Μια αντάρτισσα της Πόλης στην ταραγμένη Αθήνα, Ελληνικό Λογοτεχνικό και Ιστορικό Αρχείο, Αθήνα 1997.]