Sie wuchs in Berlin auf, machte ab 1942 in den Ufa-Trickfilmstudios eine Ausbildung als Zeichnerin und besuchte die Staatliche Filmschule in Babelsberg. Bereits 1944 hatte sie erste kleine Filmrollen. Nach Kriegsende spielte sie Theater und Kabarett an verschiedenen Berliner Bühnen und wurde 1946 von Wolfgang Staudte (1906–1984) für den ersten deutschen Nachkriegsfilm „Die Mörder sind unter uns“ engagiert. 1948 erhielt sie bei den Filmfestspielen in Locarno in Rudolf Jugerts (1907–1979) „Film ohne Titel“ (1947) den Preis für die beste weibliche Hauptrolle. Hollywood-Produzent David O. Selznick (1902–1965) unterbreitete der seit dem Staudte-Film auch international bekannten Hildegard Knef einen 7-Jahres-Vertrag, den sie 1948 unterschrieb, der ihr aber keine Rollen einbrachte. 1950 wurde Hildegard Knef, die 1947 den US-Filmoffizier Kurt Hirsch geheiratet hatte, amerikanische Staatsbürgerin. 1951 drehte sie in Deutschland unter Willi Forst (1903–1980) den Film „Die Sünderin“, in dem sie eine Prostituierte spielte und mit einer kurzen Nacktszene einen Skandal auslöste, der bis zum Bundesgerichtshof ging, dem Film aber sieben Millionen Besucher brachte. Auch in Hollywood war sie jetzt gefragt – so spielte sie noch 1951 in „Entscheidung im Morgengrauen“ und 1952 in „Schnee am Kilimandjaro“ – und erhielt auch Rollen auch in britischen und französischen Filmen. 1953 bekam sie für „Fête à Henriette“ (Auf den Straßen von Paris) den französischen Kritikerpreis. Von Kriegsende bis Ende der siebziger Jahre wirkte sie an 33 internationalen Filmproduktionen mit. Später folgten noch einige weitere Filme und verschiedene Fernsehproduktionen. Von 1955 bis 1957 spielte sie am Broadway in Cole Porters (1891–1964) Musical „Seidenstrümpfe“ die Ninotschka, mit der sie mit insgesamt 675 Vorstellungen das amerikanische Publikum begeisterte und den entscheidenden internationalen Durchbruch erreichte. 1962 glänzte sie in Wolfgang Staudtes „Dreigroschenoper“ als Spelunken-Jenny. Sie heiratete im selben Jahr ihren zweiten Ehemann, den britischen Schauspieler David Cameron (* 1933), mit dem sie eine Tochter hatte. Schon früher waren ihre Filmchansons Kassenschlager, und 1963, nach der Fernsehshow „Porträt in Musik“, wurde sie zur wohl populärsten deutschen Chansonsängerin, unverwechselbar durch ihre rauchige Stimme. Sie begann, selbst Texte zu schreiben, so u. a. „Ich brauch’ Tapetenwechsel“, „Von nun an ging’s bergab“ und ihre Erkennungsmelodie „Für mich soll’s rote Rosen regnen“. Sie erhielt mehrere Goldene Schallplatten. Ihr letztes Album „17 Millimeter“ erschien im Herbst 1999. Dem großen Interesse der Medien an ihrem Privatleben kam sie 1970 mit der Veröffentlichung ihrer Autobiographie „Der geschenkte Gaul“ zuvor, in der sie die Höhen und Tiefen ihres Lebens schildert. Fünf Jahre später folgte „Das Urteil“, eine Auseinandersetzung mit ihrer Brustkrebserkrankung, für die sie 1976 in den USA den Mark-Twain-Preis erhielt. Insgesamt veröffentlichte sie acht Bücher. Hildegard Knef erhielt auch in Deutschland viele Auszeichnungen, so u. a. 1975 das Bundesverdienstkreuz 1. Klasse, 1977 den Bundesfilmpreis für ihr Gesamtwerk, 1992 den Helmut-Käutner-Preis für „Die Mörder sind unter uns“, 1999 den Deutschen Videopreis für ihr Lebenswerk, 2000 den Europäischen Musikpreis Echo für ihr Gesamtwerk und 2001 den Bambi für ihr Lebenswerk. Ab 1989 lebte Hildegard Knef, seit 1977 mit ihrem dritten Ehemann Paul von Schell (eigtl. Paul Rudolf Freiherr von Schell zu Bauschlott) verheiratet, wieder in Deutschland. 1996 zog sie nach Berlin und wurde 2001 wieder deutsche Staatsbürgerin. Sie starb 2002 an einer Lungenentzündung und erhielt ein Ehrengrab auf dem Zehlendorfer Waldfriedhof, Potsdamer Chaussee 75.