父親韋亞樵,母親金氏。1936年輟學嫁給美術教師張大炎。1937年隨張家為避戰亂而到上海。最初在巴黎大戲院邊上的何氏照相館當開票員。民國29年(1940年)考入華光戲劇學校習話劇,繼入新華影業公司演員訓練班學習,改用藝名上官雲珠(當時的著名導演卜萬蒼為其取的藝名)。有子張其堅。
民國30年(1941年)加入天地劇社,開始演藝生涯,首演話劇《雷雨》(飾丫鬟四鳳)獲得成功。並與張大炎離婚,與耶魯大學畢業生文人姚克結婚。1944年生女姚姚。後進入電影行業,主演的代表作有《天堂春夢》、《一江春水向東流》、《萬家燈火》、《麗人行》、《希望在人間》、《烏鴉與麻雀》等。1946年與姚克離婚。
1949年後加入上海電影製片廠。演出有《香飄萬裏》、《枯木逢春》、《血碑》、《早春二月》、《舞台姐妹》等影片。1951年與蘭心劇院經理程述堯結婚,1952年因程在三反五反運動中受牽連,離婚。有子韋然。 1950年代,由主政上海的柯慶施特意安排,上官雲珠在錦江賓館與毛澤東見麵,並成為毛澤東在上海的秘密情人。關係維持數年後即遭毛澤東拋棄。 “文化大革命”期間,在毛澤東的默許下,上官雲珠遭到中央文革小組負責人江青的殘酷迫害,江青組織“上官雲珠專案組”和“上官雲珠特別專案組”逼迫上官雲珠寫出更祥實的與毛澤東以及其它中共領導人在一起的交待材料。可是,能寫的都已經寫了,其它的都是不能寫的。上官雲珠搜肚刮腸,也實在寫不出令“專案組”滿意的材料。公開的官方記錄是,她在被酷刑折磨之後,於1968年11月23日淩晨3時跳樓自殺。但也有當年的知情人提供信息表示上官雲珠是被專案組的人酷刑之後拋下樓摔死以造成自殺假象。上官雲珠終年48歲。
女兒姚姚1975年9月23日因車禍身亡。
陳複官著有長篇紀實文學《上官雲珠》。