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Sie heiratete 1900 gegen den Widerstand ihres zukünftigen Schwiegervaters, des Industriellen August Thyssen, dessen Sohn Fritz.
Am 13. Mai 1909 wurde ihre Tochter Anita geboren.
Zusammen mit ihrem Mann floh sie weiter nach Südfrankreich, um von dort nach Argentinien auszuwandern. Noch in Frankreich gehörten sie Ende 1940 aber zu den ersten Deutschen, die vom Vichy-Regime verhaftet und an Deutschland ausgeliefert wurden. Ihr Vermögen wurde beschlagnahmt. Zwei Jahre lang wurde die Familie in einer geschlossenen Abteilung eines Sanatoriums bei Berlin festgehalten, bevor sie ins KZ Sachsenhausen eingesperrt wurden, von wo sie im Februar 1945 ins KZ Buchenwald und schließlich ins KZ Dachau verschleppt wurden. Während des Gefangenentransports über Schönberg im Bayerischen Wald zum KZ Reichenau bei Innsbruck wurde das Paar gemeinsam mit anderen Prominenten von der Wehrmachtbefreit, die kurz darauf von der United States Army entwaffnet wurde.
Nachdem Fritz Thyssen sich in einem Entnazifizierungsverfahren gerechtfertigt hatte, reiste das Paar über Brüssel, von wo sie um die Rückgabe ihres Vermögens stritten, im Januar 1950 nach Buenos Aires, wo Tochter Anita seit 1936 mit ihrem Gatten, dem ungarischen Graf Gábor Zichy lebte. Nach dem Tode ihres Mannes am 8. Februar 1951 reorganisierte Amélie zusammen mit ihrer Tochter Anita Gräfin Zichy-Thyssen den Konzern, der den Angehörigen Fritz Thyssens von den Alliierten erst nach dem Tode zurückgegeben wurde. Amélie gründete unter dem traditionsreichen Namen Phoenix-Rheinrohr eine neue Konzerngesellschaft, für die das „Dreischeibenhaus“ in Düsseldorf errichtet wurde. 1964 wurde Phoenix-Rheinrohr mit der Duisburger August-Thyssen-Hütte vereinigt, an der Anita Gräfin Zichy-Thyssen die Mehrheit hielt. Das Düsseldorfer Dreischeibenhaus blieb Verwaltungssitz.
Sie starb am 25. August 1965 als Staatenlose, denn nach der Aberkennung ihrer Staatsbürgerschaft durch die Nationalsozialisten hatte sie nie wieder ihre Staatsbürgerschaft neu beantragt.
Amélie Thyssen in: Internationales Biographisches Archiv 42/1965 vom 11. Oktober 1965, im Munzinger-Archiv (Artikelanfang frei abrufbar)
Hans Günter Hockerts: Ein Erbe für die Wissenschaft. Die Fritz Thyssen Stiftung in der Bonner Republik (Familie - Unternehmen - Öffentlichkeit: Thyssen im 20. Jahrhundert Bd. 8), Paderborn 2018
Amélie Thyssen. Weibliche Philanthropie in der Bundesrepublik, in: Gesichter der Zeitgeschichte. Deutsche Lebensläufe im 20. Jahrhundert, hrsg. v. Theresia Bauer, Elisabeth Kraus, Christiane Kuller und Winfried Süß, München 2009, S. 195–209