Theo lời Hesiod, thì đây là con gái của Zeus và Themis, nhưng Aratus lại kể rằng nàng là con gái của Astraios và Eos, và nàng sống trong thời kỳ Vàng kim cùng loài người và cai quản họ. Vì nàng rất tận tâm và công bình nên họ gọi nàng bằng cái tên Justice, và trong thời gian đó, các quốc gia chưa hề có khái niệm xâm chiếm lẫn nhau, và không ai có ý định lên thuyền vượt biển, hầu hết mọi người đều dành thời gian cho công việc đồng áng. Nhưng những thế hệ sau này lại trở nên bất kính và tham lam hơn, vì vậy Justice không muốn dành thời gian nhiều với con người nữa, nàng lánh lên núi. Vào thời kỳ Đồng (Thời kỳ thứ ba trong ba thời kỳ Vàng, Bạc, Đồng), chiến tranh nổ ra triền miên và Justice cảm thấy không thể sống tiếp ở trần gian được nữa, và nàng bay về trời.
Có rất nhiều thần thoại xung quanh chòm sao này. Một số người cho rằng đây là nữ thần mùa vụ Demeter vì nàng đang cầm một trái ngô, với một số người thì đây là nữ thần sinh sản Isis, số khác lại cho rằng đây là Atargartis, hay là nữ thần may mắn Tyche (Fortuna). Một số lại cho rằng đây là nàng Erigone, con gái của Icarios.
Hyginus là người duy nhất kể câu chuyện thần thoại về Parthenos (Trinh Nữ), con gái của thần Apollo và Chrysothemis, cô đã được cha mình đưa lên bầu trời vì tiếc thương khi qua đời khi còn quá trẻ.
Trong tập thơ thất truyền Erigone, Eratosthenes đã phát triển một câu chuyện thần thoại của chòm sao này và có liên kết với chòm sao Mục Phu, bằng cách cho rằng chòm sao Trinh Nữ đại diện cho nàng Erigone, người đã ban phát rượu quý của Dionysos khắp vùng Attica. Mặc dù Demeter không phải là một trinh nữ, nhưng chòm sao này lại liên quan rất nhiều đến nữ thần này vì hình dáng của chòm sao như đang cầm một quả ngô, đó là vị trí của một ngôi sao rất sáng tên là Alpha Virginis, mà người Hy Lạp gọi tên nó là Stachys, hoặc Spica trong tiếng Latin. Chòm sao này còn được hình dung thành một loạt nữ thần sinh sản trong văn hóa phương Đông như là Isis, Atagartis, và Cybele.
Tyche, hay Fortuna là hai cái tên tiếng Latin, và dù không hề xuất hiện trong thần thoại, chúng lại trở nên phổ biến trong văn hóa thời kỳ Hellenistic. Vì nữ thần Fortune được hình tượng là một người phụ nữ mù, một số người đã nghĩ rằng chòm sao Xử Nữ có thể được hình dung thành Fortune vì ngôi sao ờ phần đầu rất mờ.
Hoặc đây là Thespieia, con gái của thần sông Asopos, tên của nàng cũng là tên của thị trấn Thespiai, nằm dưới chân núi Helicon ở Boeotia. Apollo đã ban cho nàng ba món quà, thứ nhất là được dùng tên mình đặt cho một địa danh trên trái đất, thứ hai là trở thành một trinh nữ ngự trên trời, và thứ ba là trở thành một nhà tiên tri.
Chòm sao Xử Nữ có một ngôi sao mờ ở phần đầu, hai ngôi sao ở hai bên vai, hai ngôi sao ở mỗi bên cánh, ngôi sao ở cánh bên phải nằm gần nhất với ngôi sao ở vai tên là Protrygeter (Announcer of the Vintage), hai ngôi sao ở hai bàn tay, và ngôi sao ở bàn tay phải đặc biệt lớn và rất sáng, nhìn như một trái ngô, mười ngôi sao phân bố khắp thân người và hai ngôi sao ở hai bàn chân. Tổng cộng 19 ngôi sao.
Chòm sao Xử Nữ nằm ngay dưới chân của chòm sao Mục Phu, với phần đầu chạm vào phần thân sau của chòm sao Sư Tử, phần thân của Xử Nữ nằm phía trên chòm sao Con Quạ và phần đuôi của chòm sao Hydra. Khi lặn, phần đầu của chòm sao Xử Nữ đi xuống chân trời trước phần thân.