Родилась в Ленинграде, но почти всё детство провела в городе Кронштадте. 

Пережила блокаду Ленинграда, в возрасте шестнадцати лет служила в частях ПВО. Одновременно участвовала в концертах: пела в сопровождении джаз-оркестра на кораблях, кронштадтских фортах, в землянках.

В 1944 году поступила в хор Ленинградского областного театра оперетты, затем стала исполнять сольные партии. С 1947 года работала в Ленинградской филармонии.

С 1952 года - ведущая солистка государственного академического Большого театра, где исполнила более чем 30 партий. В 1966 году окончила экстерном Московскую консерваторию, снялась в заглавной роли в фильме-опере «Катерина Измайлова» Д. Д. Шостаковича.

Жена Мстислава Леопольдовича Ростроповича.

В 1974 году выехала с мужем и детьми за границу на длительный срок, что было оформлено как командировка Министерства культуры СССР. Во время пребывания за рубежом, в марте 1978 года, Вишневская и Ростропович были лишены советского гражданства и государственных наград - «за действия, порочащие звание гражданина СССР». Проживали в США, во Франции.

Выступала в крупнейших театрах мира, ставила в качестве режиссёра оперные спектакли. В октябре 1982 года оставила профессиональную сцену и занялась преподавательской деятельностью, проводила мастер-классы.

В январе 1990 года, после обращений ряда деятелей искусств, Вишневской и Ростроповичу было возвращено гражданство и они вернулись в СССР.

С 1993 года выступала в качестве драматической актрисы на сцене МХТ им. А. П. Чехова в Москве. Сыграла главные роли в фильмах «Провинциальный бенефис» (1993) и «Александра» (2007).

С 2002 года - руководитель Центра оперного пения Галины Вишневской в Москве. С 2006 года - председатель жюри Открытого международного конкурса оперных артистов Галины Вишневской.

Заслуженная артистка РСФСР (16.11.1955). Народная артистка РСФСР (22.09.1961). Народная артистка СССР (08.04.1966).

Лауреат премии Правительства Российской Федерации в области культуры (2011) - за создание школы оперного пения.

Почётный гражданин Нижегородской области (13.06.2002).

Жила в Москве, похоронена на Новодевичьем кладбище.

Награды: ордена Ленина (1971); «За заслуги перед Отечеством» 4-й (18.10.2011), 3-й (25.10.1996), 2-й (25.10.2006), 1-й (01.12.2012) степени.