Budapesten született, és a fővároshoz közeli Őrszentmiklóson nőtt fel. Zenei pályára készült, a színészetbe először 16 évesen a Pinceszínházban kóstolt bele. A Bartók Béla Konzervatórium zongora-ének szakán érettségizett 1971-ben, majd elvégezte a Színház és Filmművészeti Főiskola prózai színész szakát Horvai István és Kapás Dezső osztályában.
A Magyar Kultúra magazinnak adott interjújában így beszélt ezekről az évekről: „Nehéz időszak volt. Horvai István és Kapás Dezső osztályába jártam, amely nagyon erős volt, mindig nagyon féltem, hogy kirúgnak. Gyerek voltam, az egyik iskolapadból ültem át a másikba, még az élethez sem volt sok közöm, amikor felvettek, és a színpadot egy idilli, gyönyörű világként képzeltem el. Az tett helyre, hogy harmadévesként elkezdtem forgatni a Csínom Palkót és a Zöld diót, így mire a vizsgaelőadások jöttek, addigra már a legjobbak között voltam.”
Diplomájának megszerzése után egy évig a veszprémi Petőfi Színházban játszott, majd 1976-ban a Madách Színházhoz került, ahol kisebb-nagyobb megszakításokkal máig dolgozik. 2004 óta a Turay Ida Színház társulatának tagja. Játszott többek között a Karinthy Színházban, a Száguldó Orfeum előadásaiban, az Ivancsics Ilona és Színtársaival, a Budaörsi Játékszínben, a tatabányai Jászai Mari Színházban és a Soproni Petőfi Színházban, ennek az intézménynek az örökös tagjai közé is beválasztották.
Pályáját naivaszerepekkel kezdte, később képzett hangjával, muzikalitásával a zenés műfaj valamennyi ágában kiváló alakításokat nyújtott. Olyan musicalekben szerepelt, mint a Macskák, a Doctor Herz, a József és a színes, szélesvásznú álomkabát, az Apácák, a Mária evangéliuma, az Egy nyári éj mosolya és a Billy Elliot. A Madách Színházban jelenleg a Mary Poppins című darabban, Corry néni szerepében látható. Nagy sikert aratott Szombathelyen A varázsfuvolában Papagénaként, Szentendrén a Három a kislányban Médi szerepében, Kaposváron a János vitézben Iluskát játszotta. Budapesten fellépett a Bartók Gyermekszínházban, a Játékszínben és az Operettszínházban, a Mária Főhadnagy címszerepében. Az István, a király című rockopera 1983-as ősbemutatóján Picurt, Koppány egyik feleségét alakította. Az utóbbi húsz évben elsősorban prózai szerepeket vállalt, számtalan főszerepet és karakterszerepet játszott. Eljátszotta Gobbi Hildát a Csillagok között című darabban, a Sári bíró címszerepét, a Női furcsa pár, az Ölj csak meg, lelkem! és a Bakancslista egyik főszerepét.
Több mint hetven filmben és tévéjátékban szerepelt, már főiskolásként Keleti Márton Csínom Palkó című mozifilmjének női főszerepében láthatta a közönség. Olyan rendezőkkel dolgozott, mint Zsurzs Éva (Leányvásár), Nemere László (Zöld dió), Hintsch György (Az ünnepelt) és Deák Kristóf (Az unoka). A legendássá vált Süsü, a sárkány című bábfilmben az ő hangján szólalt meg a királylány, a Zsebtévében a Versmondó lány, és nagy sikert aratott a szintén gyermekeknek készült Ágacska című mesejátékban, e szerepért Állami Ifjúsági Díjat kapott. Szinkronszínészként olyan sztároknak kölcsönözte hangját, mint Jane Fonda, Meryl Streep vagy Emily Watson.
„Abban mindig hittem, hogy az életben minden dolognak helye van. Ha elmegyek fellépni, rólam mindenkinek egyből a Macskák jut eszébe, miközben számos előadásban szerepeltem. De ez így van jól. Fantasztikus musicaleket játszottam. Sztár voltam, csak nem tudtam róla. De nem is viselkedtem úgy, hanem lubickoltam a gyönyörű szerepekben. Szép pálya volt ez” – mondta az említett interjúban.
Rádiójátékokban is szerepelt, háromszor kapta meg a Magyar Rádió Nívódíját, a Bartók Rádióban tíz évig vezette a Muzsikáló Délután élő adásait. A Madách Színház Tolnay Szalonjában muzsikusokról készült portrésorozatot szerkesztett és vezetett, vendége volt többek között Kocsis Zoltán, Vásáry Tamás, Szenthelyi Miklós, Berkes Kálmán, Tokody Ilona, Gregor József. Klasszikuszenei koncerteken is fellépett, három nap alatt ugrott be Honegger Johanna a máglyán című oratóriumába.
Missziójának tekinti a versmondást, önálló verses-zenés műsora a Csendes Csodák című Remenyik Sándor- és Az éjszaka csodái Weöres Sándor-estje, a Kaleidoszkóp című irodalmi estjén több magyar költő művét szavalja. Kautzky Armanddal közös előadása a Színes orchideák. Tanított a Shakespeare Akadémián, a Madách Musical Műhelyben, a Madách Musical Tánc- és Zeneművészeti Iskolában, a Magyar Táncművészeti Egyetem óraadó oktatója, 2019-től címzetes egyetemi tanára, színpadi játékot oktat a táncművész szakon, valamint a táncos és próbavezető szakon.
Pályafutása során számos elismerést kapott, többek között 1992-ben Thália Szekerén közönségdíjat, 2004-ben Turay Ida-vándordíjat, 2012-ben a Magyar Érdemrend lovagkeresztjét vehette át. 2015-ben Kossuth-díjat kapott zenés és prózai szerepekben egyaránt kiemelkedő, emlékezetes alakításokat magába foglaló művészi pályája elismeréseként, 2018-ban pedig Budapestért díjban részesült.
Férje Kisfaludy András filmrendező és dobos, két lányuk közül Nóra újságíró lett, Zsófia édesanyja nyomdokaiba lépett.
Hűvösvölgyi Ildikó szülinapján a Turay Ida Színház díszelőadáson mutatja be a Társasjáték New Yorkban című előadást, a darabban először alakít lányával a színpadon anya-lánya párost. A Madách Színház Tolnay Szalonjában június 23-án lesz a premierje a Hűvösvölgyi 70 című zenés műsornak, amelyben a pályáját meghatározó musicaleket idézi fel, beszélgetőtársa és partnere lánya, Kisfaludy Zsófia lesz.
