בת פרעה מתגלית במלוא זוהרה בפרשת שמות כמי שמשתה את משה מן היאור והצילה אותו: "וַתֵּרֶד בַּת פַּרְעֹה לִרְחֹץ עַל הַיְאֹר וְנַעֲרֹתֶיהָ הֹלְכֹת עַל יַד הַיְאֹר וַתֵּרֶא אֶת הַתֵּבָה בְּתוֹךְ הַסּוּף וַתִּשְׁלַח אֶת אֲמָתָהּ וַתִּקָּחֶהָ. וַתִּפְתַּח וַתִּרְאֵהוּ אֶת הַיֶּלֶד וְהִנֵּה נַעַר בֹּכֶה וַתַּחְמֹל עָלָיו וַתֹּאמֶר מִיַּלְדֵי הָעִבְרִים זֶה" (שמות א, ה-ו). דמות זו אינה מוזכרת בספר שמות בשמה הפרטי, אולם בספרות חז"ל הוענק לה השם "בתיה" מתוך עריכת גזירה שווה עם דמות המכונה "בת פרעה" ואשר נושאת שם פרטי זה: "וְאֵלֶּה בְּנֵי בִּתְיָה בַת פַּרְעֹה אֲשֶׁר לָקַח מָרֶד" (דברי הימים א' ד, יח). פעלה כאן מגמתם של חז"ל לרכז את העלילה ולזהות דמויות ידועות שם על יסוד דמיון או שיוויון בשמותיהן. ב"ספר היובלים" מתכנה בת פרעה "תרמות", וב"קדמוניות היהודים" ליוסף בן מתתיהו "תֶּרמוּתִיס".
דמותה של בתיה בת פרעה זכתה לפיתוח נאה בספרות חז"ל. בעיקרו של דבר מצויה מגמה חיובית מובהקת כלפיה ודמותה רבת-הפנים מועלית על נס. עם זאת, מקורות בודדים מבקשים מעט לקפח בזכותה, כגון המוזכר ב"מדרש אבכיר", המובא ב"ילקוט שמעוני" (שמות, רמז קסה), ולפיו בהשפעת אמהותיה הניחה תחילה את משה, ורק לאחר שהקב"ה זרק בלבה רחמנות משתה אותו.
המקורות המדרשיים עומדים על פועלה הגשמי בהצלת משה ועל דאגתה למחסורו ולגידולו. לפי מקורות שונים היא מאסה בדרכו של אביה והתגיירה, היא זכתה לנבואה ונישאה לכלב בן יפונה. טקסטים לא מעטים נדרשים להיבטים הרוחניים הקשורים להצלתה את משה רבנו ולפועלה העצמי. במקורות מדרשיים שונים מוזכרים בני אדם שנכנסו בחייהם לגן עדן, כאשר מצויים שינויים במספר הנכנסים, בדמויות עצמן ובנימוקים המתלווים במידה וישנם. כך נמנים שבעה, תשעה, עשרה, אחד עשר, שלושה עשר, וארבעה עשר נכנסים. סרח בת אשר ובתיה בת פרעה נזכרות בכל הרשימות הללו. במכלול המקורות בהם מצויות הנמקות מאוזכרות שתי סיבות לזכייתה של בתיה בחיי נצח: האחת - הצלתה את משה וגידולו, והאחרת - התגיירותה. יש מהם המציינים את אחת הסיבות בלבד, אך יש שמופיעות שתי ההנמקות יחדיו. רשימות הנכנסים לגן עדן מוזכרות במקורות שאינם קדומים מסוף המאה העשירית לספירה. אולם מוטיב האלמוות בהתייחסות לבתיה מופיע כבר ב"פרקי רבי אליעזר" (מהדורת היגר, פרק שבעה וארבעים, עמ' 237), שמועד עריכתו הוא המחצית הראשונה של המאה השמינית לערך.
קיימות מהדורות שונות של מדרשים למזמור האקרוסטי "אשת חיל" (משלי לא, י-לא), הדורשים את כתוביו על נשים מצוינות, מרביתן נשים מקראיות. ניתן להצביע על רשימת זיהויים בסיסית המשותפת למרבית המהדורות, אם כי תוכני הדרשות עצמם אינם זהים במקרים רבים. הדרשות פותחות לרוב בזיהוי הדמות, ולאחר מכן מזכירות את מעשיהן של הנשים, אף כי במקרים אחדים המשך הדרשה נסב על בניהן או על דמות גברית אחרת, ויש ומובא הזיהוי בלבד. במקרים רבים ניתן לעמוד על מקורותיהן של הדרשות בספרות התלמודית והמדרשית. בכל מהדורות "מדרשי אשת חיל" הפסוק "ותקם בעוד לילה" מוסב על בתיה בת פרעה, אם כי תוכני הדרשות שונים הם.
בספר הזוהר, פרשת שלח לך (קסז ע"א-ע"ב), מובא תיאור היכלות הנשים בגן עדן, ובכלל זה ההיכל שבתיה ניצבת בראשו, ככל הנראה היכל הגיורות. לפי הנאמר שם, שלוש פעמים מדי יום בתיה משתחווה לפני דיוקנו של משה ואומרת "זכאה חולקי דרביתי נהירו דא [=זכאי חלקי שגידלתי אור זה]". היא ויתר הנשים שבהיכלה המכונות "נשים שאננות" לומדות את מצוות התורה.
המקרה של בתיה בת פרעה, שהייתה לפי מקורות מדרשיים בכורה, ניטל כראיה בדיון ההלכתי בשאלת חיוב נשים בתענית בכורות. בשני מקורות מדרשיים מוזכר שבתיה הייתה ראויה למות במכת בכורות, אולם ניצלה הימנה. המקור הראשון מבחינה כרונולוגית מופיע ב"פסיקתא דרב כהנא" (ויהי בחצי הלילה, ז, עמ' 129): "ר' אבון בשם ר' יהודה בן פזי אמ' בתיה בת פרעה בכורה היתה, ובזכות מה היתה נצולת, בתפלתו של משה, דכתו' 'טעמה כי טוב סחרה לא יכבה בלילה נרה' (משלי לא, יח), 'ליל' כתו', כד"א 'ליל שימורים הוא לה''" (שמות יב, מב). נוסח מאוחר יותר של המדרש, מעובד ומורחב מצוי ב"שמות רבה" (יח, ג, לד ע"ב). מהנזכר ב"פסיקתא דרב כהנא" עולה כי מכת בכורות חלה אף על הבכורות הנקבות. הצלתה של בתיה אירעה באותו לילה בזכות תפילת משה. ב"שמות רבה" לא נזכר שהצלת בתיה הייתה בזכותו הממשית של משה, אולם משתמע כי היה זה הודות למעשה הצלתה, כאשר בשעת מכת בכורות הייתה שמורה לה זכותה משכבר הימים. באחד המדרשים הללו על מילוטה של בתיה ממכת בכורות - אין בידינו לקבוע בוודאות באיזה מהם - עשה שימוש ר' אלכסנדרי הכהן זויסלין, מחכמי אשכנז בדור שלאחר המהר"ם מרוטנבורג, בחיבורו "ספר האגודה" (מהדורת בריזל, מסכת פסחים, אות צא, עמ' קפג), כדי לחייב נשים בצום בכורות, והוא אף החכם הראשון שנדרש מפורשות לנושא השתתפות נשים בתענית זו.
יתירה מכך, בקטע ייחודי המובא בחיבור הקבלי "פרי עץ חיים" לר' חיים ויטאל (שער חנוכה, פרק ד, עמ' תסז), תלמידו המובהק של האר"י, הוא זוקף את הגאולות השונות לדמויות נשים: את גאולת מצרים הוא משייך לבתיה בת פרעה; את הניצחון במלחמת סיסרא לדבורה וליעל; את נס פורים לאסתר; ואת גאולת יוון לבת מתתיהו. במקורות הספרות המדרשית משויכת גאולת מצרים לאישים שונים, ובכלל זה לדמויות נשים, אולם במכלול המקורות הללו לא מועלית זיקה בין בתיה בת פרעה לגאולת מצרים, והמובא ב"פרי עץ חיים" מבטא גישה חדשנית. והנה, על יסוד דברי ר' חיים ויטאל מבאר ר' אברהם גראטי מפראג בפירושו "באר אברהם" להגדה של פסח, שראה אור בזולצבאך תס"ח (1708), אחדים מסימני הסדר כמוסבים על דמויות נשים, ובכללן בתיה בת פרעה. כך חכם זה מזכיר את בתיה כבר בקטע המקדים לביאור רמזי סימני הסדר, שבו נזכר בכוללנות כי בתיה בת פרעה שהצילה את משה מהיאור רמוזה בסימני הסדר, ומוסב עליה אופן ההתבטאות "וזכר צדיקה לברכה". כמו כן, את סימן "רחצה" כולו מייחד ר' אברהם גראטי לדמות זו, והוא קושר זאת עם רחיצתה ביאור והצלתה את משה. הוא מאזכר את בתיה פעם נוספת ברמז לסימן "מוציא" הנדרש בשני אופנים. בביאורו השני הוא מציע לקשור סימן זה עם הסימן הקודם לו, סימן "רחצה", ומביע את עמדתו כי חילוצו של משה מן היאור על ידי בתיה נחשב לה כהצלת כל שישים ריבוא ישראל שמשה היה שקול כנגדם וכאילו הוציאה ממצרים את כלל ישראל (וראו עוד יעל לוין, מדרשי בתיה בת פרעה, ירושלים תשס"ד).
בתיה בת פרעה היא דמות הוד מקראית נשית המעוררת השראה, ויותר מכל היא מגלמת את הנאמר במשנת עדויות (ה, ז) "מעשיך יקרבוך ומעשיך ירחקוך".