幼少時に父を亡くし、母子家庭で育つ。思春期がちょうど戦時中であり、自宅も空襲で焼け、「色のある」「夢のある世界」に飢えていたことから華やかな世界にあこがれた。

聖泉高等女学校（現：プール学院中学校・高等学校）在学中に宝塚音楽学校に合格し、1947年に宝塚歌劇団入団。宝塚入団時の成績は50人中19位。入団当初は『分福茶釜』の狸などコミカルな役を当たり役としたが、1952年『源氏物語』の初演で可憐で無垢な若紫（紫の上の少女時代）を内・外面とも見事に表現し、人気を博した。以降は美貌・清純派の娘役として宝塚の一時代を風靡、同年から劇団内に新設された映画専科に所属した。1951年の『虞美人』、1952年の『ジャワの踊り子』にも出演している。

宝塚在団中から東宝映画などの外部出演をこなしており、当時の「お嫁さんにしたい有名人」の統計で、たびたび首位に輝いた。

1957年5月31日付で歌劇団を退団。最終出演公演の演目は花組公演『みにくい家鴨の子／王春讃歌』。 退団後は東宝と専属契約を結んだ後、フリーとなった。テレビドラマでのおっとりとした良妻賢母役が好評を得る。1964年、長門裕之・南田洋子とともに人間プロダクションの設立に参加。

一方、『岸辺のアルバム』での家族に隠れて不倫する主婦役で従来のイメージを覆し、テレビドラマ史に残る名作と評された。

私生活では1957年に映画監督の谷口千吉と結婚した。人気・好感度絶頂の八千草と、親子ほどの年の差があり、しかも3度目の結婚となった谷口の組み合わせは当時、多方面で話題・波紋を呼んだ。夫婦に子はなかったが、おしどり夫婦として知られ、結婚50年目となった2007年に死別するまで連れ添った。

2010年3月中旬にドラマの撮影中に転倒し、右膝蓋骨を負傷。当初は全治3週間と診断されていたが症状が悪化し、5月開催の第19回日本映画批評家大賞授賞式を欠席した。

2014年、古巣・宝塚歌劇団創立100周年を記念して設立された「宝塚歌劇の殿堂」最初の100人の一人として殿堂入り。

2017年の末に膵臓にがんが見つかり、2018年1月に手術を受ける。予後は良好でドラマ収録や舞台『黄昏』の主演もこなしたが、2019年に入って肝臓にがんが見つかったため、2019年4月放送開始予定のドラマ『やすらぎの刻〜道』の主演を降板し、休業して治療に専念する。同年2月9日に発表した。5月26日、理事を務める日本生態系協会のイベントに出席、がんを発表後初めて公の場に登場した。

2019年10月24日午前7時45分、膵臓がんのため東京都内の病院にて死去。88歳だった。