Emma Bortolotti nasce a Bologna il 25 dicembre del 1867 da Cesare Bortolotti e Raffaella Bolognesi. Dopo aver ottenuto la licenza liceale a pieni voti preso il Liceo classico "Luigi Galvani" nel 1890, si iscrive alla facoltà di matematica, dove si laureerà nel 1894 – prima donna nell’Ateneo felsineo in questa disciplina – con una tesi su Frazioni continue algebriche periodiche, che verrà pubblicata l’anno successivo.
Si iscrive successivamente alla facoltà di storia naturale, laureandosi una seconda volta nel 1896 con un lavoro su Rudimenti di corazza cutanea indicati da pieghe della pelle in alcuni embrioni di mammiferi: il suo nome viene riportato nell’Annuario dell’Università di Bologna del 1896-1897 per il suo lavoro presso il laboratorio di Zoologia. Sposa nel 1901 il medico bolognese Pietro Baldanzi, con cui si trasferisce a Roma nel 1906.