Takamine nació en Hakodate, Hokkaidō, en 1924. A la edad de cuatro años, tras la muerte de su madre, fue puesta al cuidado de su tía en Tokio. Su primer papel fue en la película Madre (Haha) de 1929 del estudio Shochiku, que le valió una tremenda popularidad como actriz infantil.^[1]​ Muchas de las películas de los inicios de su carrera fueron imitaciones de las películas de Shirley Temple.^[4]​

Después de mudarse al estudio Tōhō en 1937, sus papeles dramáticos en Tsuzurikata kyōshitsu (1938) y Caballo (1941) de Kajirō Yamamoto le dieron fama adicional como estrella femenina.^[1]​ Realizó giras como cantante para entretener a las tropas japonesas y, después de la guerra, cantó para las tropas de ocupación estadounidenses en Tokio.^[1]​ Después de aparecer inicialmente en una película prosindical, Los que construyen el porvenir (1946), quedó consternada por las actitudes rígidas de los líderes y miembros del sindicato y, durante las huelgas de Tōhō de posguerra, se unió a un nuevo sindicato junto con nueve de las principales estrellas de Tōhō, que formaron el nuevo estudio Shintoho en 1947.^[5]​

En 1950, dejó Shintoho y se convirtió en actriz independiente.^[1]​ Sus películas con los directores Keisuke Kinoshita y Mikio Naruse durante la década de 1950 la convirtieron en la principal estrella de Japón. Las películas notables de esta década incluyen la comedia satírica Carmen vuelve a casa (1951), el primer largometraje en color de Japón, y el drama pacifista Veinticuatro ojos (1954), ambas de Kinoshita, y Nubes flotantes (1955) y Cuando una mujer sube la escalera (1960) de Naruse.^[1]​

Naruse la favoreció especialmente como actriz principal, apareciendo en 17 de sus películas entre 1941 y 1966, que son consideradas «algunas de sus mejores actuaciones» (Jasper Sharp),^[6]​ y su «personaje sensible pero ingenioso» resultó ideal para «las heroínas perseverantes y sufrientes de Naruse» (Alexander Jacoby).^[7]​ El historiador de cine Donald Richie describió a los personajes que interpretó de la siguiente manera: «Como tantas mujeres japonesas de entonces, querían más de la vida, pero no podían conseguirlo. Las mujeres descubrieron que es posible que la guerra hubiera terminado, pero no estaban en mejor situación. Todavía estaban bastante descontentas. Entonces, el tipo de roles que interpretó Takamine encajaban con el espíritu de la época, e incluso puede haberlo creado.» Comparando a Naruse y Kinoshita, Takamine explicó: «Aunque diferentes en estilo, compartían una aversión común a las cosas que no eran naturales. Lo que intenté hacer fue ser tan natural como las mujeres que vemos en las noticias, pero agregando un toque de dramatismo para que fuera aún más real.»^[1]​

Se casó con el escritor y director Zenzo Matsuyama en 1955,^[1]​ pero continuó su carrera como actriz y afirmó que quería «crear un nuevo estilo de esposa que tenga un trabajo».^[2]​ Tras retirarse como actriz en 1979, publicó su autobiografía y varias colecciones de ensayos.^[8]​ Murió de cáncer de pulmón el 28 de diciembre de 2010 a la edad de 86 años.^[1]​

Premios de la Academia Japonesa

• 1996: Premios a la trayectoria profesional.

Premio Mainichi a la mejor actriz

• 1955: Veinticuatro ojos, Onna no sono, Kono hiroi sora no dokoka ni.
• 1956: Nubes flotantes.
• 1958: Tiempos de alegría y dolor, Una mujer indomable.
• 1962: Un amor inmortal, Nuestro mundo.

Premio Blue Ribbon a la mejor actriz

• 1955: Veinticuatro ojos, Onna no sono, Kono hiroi sora no dokoka ni.

Premio Kinema Junpo a la mejor actriz

• 1956: Nubes flotantes.

• Hideko Takamine en Internet Movie Database (en inglés).