Fue la única hija de un matrimonio de judíos secularizados. Su madre, una pianista nacida en Budapest, y su padre, un banquero nacido en Leópolis, pertenecían a familias judías burguesas. Desde pequeña destacó por su inteligencia y fue considerada por sus profesores como superdotada. Empezó sus estudios de ingeniería a los 16 años, pero tres años más tarde, en 1933, abandonó la ingeniería atraída por su vena artística y empezó a actuar en el teatro berlinés como alumna del director Max Reinhardt. 

Así inició su carrera cinematográfica, y pronto sería mundialmente famosa por la secuencia de la película Éxtasis (1933), en la que aparece completamente desnuda, escena por la que se la conocería como la primera mujer en la historia del cine que apareció desnuda en una película comercial.  Atraído por esta película, el magnate de la industria armamentística Friedrich Mandl arregló con sus padres un casamiento de conveniencia y fue prometida en matrimonio en contra de su voluntad. Hedy calificó posteriormente esa época como de auténtica esclavitud. 

Luego de una breve carrera cinematográfica en Checoslovaquia, incluida la polémica película llamada Éxtasis (1933), huyó de su marido, un rico fabricante austriaco de municiones, y se trasladó en secreto a París. Viajando a Londres, conoció al jefe del estudio de Metro-Goldwyn-Mayer, Louis B. Mayer, quien le ofreció un contrato de cine en Hollywood en donde se conviritó en una estrella de cine. Vale destacar que entre sus mayores éxitos figura su rol como Dalila en “Sansón y Dalila”  (1949), dirigida por Cecil B. DeMille.  

Lamarr, conocedora de los horrores del régimen nazi a través de su marido Mandl, próximo al fascismo,  y por su condición de judía, ofreció al gobierno de los Estados Unidos toda la información confidencial de la que disponía, gracias a los contactos de su exmarido. Además, consideraba que su inteligencia podía contribuir a la victoria aliada. Así, se puso a trabajar para el desarrollo de nuevas tecnologías militares. 

En los comienzos de la Segunda Guerra Mundial, ella y el compositor George Antheil desarrollaron la patente de un sistema de guía por radio para torpedos aliados que utilizaba el espectro ensanchado y la tecnología de salto de frecuencia para vencer la amenaza de interferencias por parte de las potencias del Eje.   

Hedy sabía que los gobiernos se resistían a la fabricación de un misil teledirigido por miedo a que las señales de control fueran interceptadas o interferidas fácilmente por el enemigo, y que pudieran inutilizar el invento o, incluso, usarlo en su contra. 

Hedy Lamarr y el compositor George Antheil recibieron el número de patente 2.292.387 por su Sistema de comunicación secreta.20 Esta versión temprana del salto en frecuencia, una técnica de modulación de señales en espectro expandido, usaba un par de tambores perforados y sincronizados (a modo de pianola) para cambiar entre 88 frecuencias, y se diseñó para construir torpedos teledirigidos por radio que no pudieran detectar los enemigos. 

En la patente del 11 de agosto de 1942 puede leerse la inscripción H. K. Markey et al.. Las iniciales H. K. son las de Hedwig Kiesler (Hedy Lamarr); Markey era su apellido de casada, en ese momento. 

Poco tiempo después, el 1 de octubre de ese mismo año, aparecía en The New York Times la primera mención pública del invento, a pesar de lo cual las autoridades de la época no consideraron la posibilidad de su realización práctica inmediata. La tardanza en aplicarlo se debió a la necesidad de pasar de un sistema mecánico a uno electrónico. Esto fue logrado por Sylvania Electronics, en 1957, y su equipo de ingenieros reconoció en su totalidad la patente a Lamarr y Antheil. 

El primer uso conocido de la patente se dio en la crisis de los misiles de Cuba. Durante esta crisis de 1962 se usó este sistema en el control remoto de boyas rastreadoras marinas. La misma técnica se incorporó en alguno de los ingenios utilizados en la guerra de Vietnam y, más adelante, en el sistema estadounidense de defensa por satélite (Milstar), hasta que en la década de 1980, el sistema de espectro expandido vio sus primeras aportaciones en ingeniería civil. Así, con la irrupción masiva de la tecnología digital a comienzos de esa misma década, la conmutación de frecuencias permitió implantar la comunicación de datos WIFI.2122 

Lamarr finalmente murió en Florida el 19 de enero de 2000. Su hijo hizo trasladar sus cenizas a Viena, de acuerdo con los deseos de la actriz.