她出生於中國山東省威海市榮城，小時候跟隨父親姓劉，
後來畢業於山東省青島第三十九中學，1979年，考取山東藝術學院，離家前，她把名字改了，跟媽媽姓倪，學習期間，倪萍參加了電影《山菊花》的拍攝，也算得上是她的第一部影視作品。
1980年，參加了故事片《女兵》的拍攝，在影片中飾演女主角周憶嚴。
從1988年起，倪萍任中央電視台業餘節目主持人，後來，同時參與了電視劇《雪域》和《那五》的拍攝，在《雪域》中飾演“姚玉慧”，在《那五》中飾演“風魁”。後獲得第6屆中國電視金鷹獎最佳女配角獎。
倪萍在演戲上也頗有心得，獲獎很多，2002年，與出演電影《美麗的大腳》並獲得中國電影金雞獎最佳女主角。2003年，獲得第9屆中國電影華表獎優秀女演員獎和第10屆北京大學生電影節最佳女演員獎。
2004年，辭去央視主持人職務，在電影《陽光天井》中客串飾演“亞軍媽”，後出版書籍《自行車的日子》和演出話劇《決戰》。並獲得了第22屆中國電視金鷹獎觀眾喜愛的電視劇女演員。2006年，憑藉電影《雪花那個飄》獲得蒙特利爾國際電影節最佳女主角。
倪萍的一生在感情上也是遭遇了諸多的不順。在經歷了一次失敗婚姻後，1991年，倪萍邂逅了第五代導演中的佼佼者陳凱歌。陳凱歌與倪萍確定戀愛關係，不過正當兩人感情穩定之時，半路殺出一個懷孕的陳紅。陳凱歌迫於無奈向倪萍提出分手，後來，陳凱歌娶陳紅的心意已決，她最終選擇了無奈離開。
倪萍曾在《日子》裏寫到：“極度悲傷，難過，腸子被灰洗過了，因為他(陳凱歌)曾經多次跟我説，嫁給我吧，跟我過吧！”倪萍對婚姻的看法：男人給女人最大的承諾就是婚姻。
與陳凱歌分手後，倪萍經歷了兩段婚姻。1997年，倪萍與王文瀾結婚，40歲的倪萍生下兒子，不過，2005年與王文瀾宣佈離婚。在與王文瀾離婚後不久，就與多次合作過的導演楊亞洲，低調辦完了婚事。
2014年，倪萍迴歸央視，擔任中央電視台《等着我》節目主持人。一位瞭解倪萍的朋友説，倪萍是一大家子人的頂樑柱，平時她要拍戲，還要照顧家庭。兒子虎子得病，倪萍帶着他到國外治病花了不少錢。
倪萍在觀眾的心中始終是個優秀的主持人，她很善於把握人的感情心靈，作到以情動人，她在主持方面有很高層次的專業積累。