Родилась 25 октября 1926 года в Ленинграде в семье рабочих. Пережила блокаду Ленинграда, в возрасте шестнадцати лет служила в частях ПВО. Одновременно участвовала в концертах: пела в сопровождении джаз-оркестра на кораблях, кронштадтских фортах, в землянках.
В 1943—1944 годах в течение полугода училась в Музыкальной школе для взрослых им. Н. А. Римского-Корсакова в Ленинграде.
В 1944 году поступила в хор Ленинградского областного театра оперетты, затем стала исполнять сольные партии. Была одной из первых солисток Новгородской филармонии.
С 1947 года работала в Ленинградской филармонии.
В 1952 году приняла участие в конкурсе в стажёрскую группу Большого театра, была принята, несмотря на отсутствие консерваторского образования.
В 1955 году, спустя четыре дня после знакомства, вышла замуж за знаменитого впоследствии виолончелиста Мстислава Леопольдовича Ростроповича, в ансамбле с которым выступала на самых престижных концертных площадках мира.
В 1966 году окончила экстерном Московскую консерваторию.
В марте 1974 года вместе с мужем обратились к Брежневу с просьбой о разрешении выезда за границу, которая была удовлетворена. В том же году выехала с мужем и детьми за границу на длительный срок, что было оформлено как командировка Министерства культуры СССР.
В марте 1978 года, во время пребывания за рубежом, Г. Вишневская и М. Ростропович были лишены советского гражданства. Проживали в США, во Франции. Певица выступала в крупнейших театрах мира, ставила в качестве режиссёра оперные спектакли.
В январе 1990 года Г. Вишневской и М. Ростроповичу было возвращено гражданство СССР.
В феврале 1990 года вернулась в СССР, стала почётным профессором Московской консерватории.
С 2002 года — руководитель Центра оперного пения Галины Вишневской в Москве.
С 2006 — председатель жюри Открытого международного конкурса оперных артистов Галины Вишневской.
Умерла 11 декабря 2012 года. Похоронена на Новодевичье кладбище рядом с супругом.