[1][2] Su abuela paterna, Teoxena de Egipto, fue una princesa griega siracusana, y su madre, también llamada Teoxena fue una noble macedonia, medio hermana del faraón Ptolomeo II Filadelfo, quién reinó 283 a. C.-246 a. C.[3] Polibio afirma que Agatoclea tenía parientes que sirvieron a la dinastía ptolemaica: Nico o Nicon, un navarco de Ptolomeo IV, Filo, y Filamon nombrado funcionario de Cirene por su hermano.
[7] Junto con su hermano ejerció una influencia profunda sobre el faraón, tras ser introducidos por su ambiciosa madre.
A pesar de estar casado Ptolomeo IV con Arsinoe III, Agatoclea continuó siendo su favorita.
Polibio (15.31.13), declara que Agatoclea proclamaba haber sido nodriza del hijo de Ptolomeo IV.
En fecha tan tardía como c. 210 a. C., Agatoclea pudo haber tenido un hijo con Ptolomeo IV, quizá muerto poco después de su nacimiento.