Η Λαμάρ γεννήθηκε στη Βιέννη της Αυστρίας το 1914. Πατέρας της ήταν ο Έμιλ Κίσλερ, εβραίος διευθυντής τράπεζας. Η μητέρα της Γκέρτρουντ, το γένος Λίχτβιτς, ήταν πιανίστρια. Παντρεύτηκε στις 10 Αυγούστου 1933 τον Φριτς Μαντλ Μπούντε, κατασκευαστή οπλικών συστημάτων για την ναζιστική Γερμανία. Για να την παντρευτεί, την ανάγκασε να αλλαξοπιστήσει και να ασπασθεί την καθολική θρησκεία. Της απαγόρευσε ακόμα και να δουλεύει σαν ηθοποιός. Στην αυτοβιογραφία της που κυκλοφόρησε με τίτλο Ecstasy and Me αναφέρεται ένα περιστατικό κατά το οποίο προσπαθώντας να ξεφύγει από τον Μαντλ, βρήκε καταφύγιο σε ένα πορνείο, κρύφτηκε σε ένα άδειο δωμάτιο και αναγκάστηκε να κάνει σεξ με έναν άγνωστο, προκειμένου να μην αποκαλύψει την κρυψώνα της. Τελικά κατάφερε να διαφύγει, ναρκώνοντας την προσωπική της υπηρέτρια και παίρνοντας το τρένο για το Λονδίνο.
Μετά τη φυγή από το σύζυγο της, γνωρίζει στο Λονδίνο τον μεγάλο παραγωγό Λούι Μπ. Μάγιερ. Την προσέλαβε και επέμεινε στο να αλλάξει το όνομα της από Χέντβιγκ Κίεσλερ σε Χέντι Λαμάρ, θέλοντας να αποτίσει φόρο τιμής στη διάσημη και πρόωρα χαμένη (από υπερβολική δόση ναρκωτικών) καλλονή του βωβού κινηματογράφου Μπάρμπαρα Λα Μάρ.
Η Χέντι πριν εμφανιστεί στο Χόλιγουντ είχε ήδη πρωταγωνιστήσει σε πολλές ευρωπαϊκές παραγωγές. Ανάμεσα τους η ταινία Ecstasy (1933), στην οποία υποδυόταν μια νεαρή γυναίκα, πεινασμένη για έρωτα και παντρεμένη με έναν μεγαλύτερο σε ηλικία άνδρα. Το φιλμ έγινε διαβόητο χάρη στα κοντινά πλάνα του προσώπου της Χέντι με ζωγραφισμένη την έκφραση της ηδονής, και στις γυμνές σκηνές της (που σε πολλές εκδόσεις της ταινίας λογοκρίθηκαν). Η ίδια έγινε διάσημη σαν μια από της πρώτες ηθοποιούς που υποκρίθηκαν οργασμό στη μεγάλη οθόνη, και που αποκάλυψαν το στήθος τους σε μια ταινία ευρείας διανομής. Ο τότε σύζυγος της Μαντλ, αγόρασε όσες πιο πολλές κόπιες του φιλμ μπόρεσε προκειμένου να τις καταστρέψει, προσβεβλημένος από την γυμνή της εμφάνιση αλλά και από την έκφραση του προσώπου της.
Στις ταινίες που γύρισε στο Χόλιγουντ συχνά της έδιναν ρόλους ελκυστικών και σαγηνευτικών γυναικών. Ανάμεσα στις πολλές ταινίες της περιλαμβάνονται τα Algiers (1938), White Cargo (1942) και Tortilla Flat (1942), βασισμένο στη νουβέλα του Τζον Στάινμπεκ. Το 1941 πρωταγωνιστεί μαζί με δύο ακόμα καλλονές του Χόλιγουντ, την Λάνα Τέρνερ και τη Τζούντι Γκάρλαντ, στο θεαματικό μιούζικαλ Ziegfeld Girl. Η μεγαλύτερη επιτυχία της υπήρξε ο ρόλος της Δαλιδά στη βιβλική υπερπαραγωγή του Σεσίλ Μπ. Ντε Μίλ, Samson and Delilah (1949). Η Λαμάρ πήρε το συγκεκριμένο ρόλο περισσότερο χάρη στην εξωτική ομορφιά της παρά για τις υποκριτικές της ικανότητες.
Η Χέντι πολιτογραφήθηκε Αμερικανίδα πολίτης στης 10 Απριλίου του 1953. Για την προσφορά της στον κινηματογράφο απέκτησε το δικό της αστέρι στη Λεωφόρο του Χόλιγουντ (Hollywood Walk of Fame).
Με την έναρξη του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου θέλησε να φανεί χρήσιμη στον αγώνα κατά του Ναζισμού και λόγω της εβραϊκής καταγωγής της. Μαζί με τον πρωτοποριακό συνθέτη Τζορτζ Αντάιλ, που ήταν γείτονάς της, ανακάλυψαν την πρώτη μέθοδο διασποράς φάσματος, που θα ήταν χρήσιμη στο πολεμικό ναυτικό για την καθοδήγηση των τηλεκατευθυνόμενων τορπιλών και την αποφυγή του κινδύνου παρεμβολής παρασίτων από τον εχθρό. Το ναυτικό τελικά δεν υιοθέτησε την εφεύρεσή τους, αλλά πολύ αργότερα αναγνωρίστηκε ως καθοριστική για την εξέλιξη των ασύρματων τηλεπικοινωνιών (Wi-Fi, Bluetooth, CDMA).
Απεβίωσε στις 19 Ιανουαρίου 2000 στο Κάσελμπερι της Φλώριδας, σε ηλικία 86 ετών. Από τους έξι συνολικά γάμους που τέλεσε απέκτησε τρία παιδιά.