她出生于中国山东省威海市荣城，小时候跟随父亲姓刘，
后来毕业于山东省青岛第三十九中学，1979年，考取山东艺术学院，离家前，她把名字改了，跟妈妈姓倪，学习期间，倪萍参加了电影《山菊花》的拍摄，也算得上是她的第一部影视作品。
1980年，参加了故事片《女兵》的拍摄，在影片中饰演女主角周忆严。
从1988年起，倪萍任中央电视台业余节目主持人，后来，同时参与了电视剧《雪域》和《那五》的拍摄，在《雪域》中饰演“姚玉慧”，在《那五》中饰演“风魁”。后获得第6届中国电视金鹰奖最佳女配角奖。
倪萍在演戏上也颇有心得，获奖很多，2002年，与出演电影《美丽的大脚》并获得中国电影金鸡奖最佳女主角。2003年，获得第9届中国电影华表奖优秀女演员奖和第10届北京大学生电影节最佳女演员奖。
2004年，辞去央视主持人职务，在电影《阳光天井》中客串饰演“亚军妈”，后出版书籍《自行车的日子》和演出话剧《决战》。并获得了第22届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧女演员。2006年，凭借电影《雪花那个飘》获得蒙特利尔国际电影节最佳女主角。
倪萍的一生在感情上也是遭遇了诸多的不顺。在经历了一次失败婚姻后，1991年，倪萍邂逅了第五代导演中的佼佼者陈凯歌。陈凯歌与倪萍确定恋爱关系，不过正当两人感情稳定之时，半路杀出一个怀孕的陈红。陈凯歌迫于无奈向倪萍提出分手，后来，陈凯歌娶陈红的心意已决，她最终选择了无奈离开。
倪萍曾在《日子》里写到：“极度悲伤，难过，肠子被灰洗过了，因为他(陈凯歌)曾经多次跟我说，嫁给我吧，跟我过吧！”倪萍对婚姻的看法：男人给女人最大的承诺就是婚姻。
与陈凯歌分手后，倪萍经历了两段婚姻。1997年，倪萍与王文澜结婚，40岁的倪萍生下儿子，不过，2005年与王文澜宣布离婚。在与王文澜离婚后不久，就与多次合作过的导演杨亚洲，低调办完了婚事。
2014年，倪萍回归央视，担任中央电视台《等着我》节目主持人。一位了解倪萍的朋友说，倪萍是一大家子人的顶梁柱，平时她要拍戏，还要照顾家庭。儿子虎子得病，倪萍带着他到国外治病花了不少钱。
倪萍在观众的心中始终是个优秀的主持人，她很善于把握人的感情心灵，作到以情动人，她在主持方面有很高层次的专业积累。