Герда Готлиб родилась в датской провинции (в Ютландии) в семье священника, потомка иммигрантов из немецкоговорящей части Франции. После окончания школьного образования она в 1902 году переехала в Копенгаген для обучения в Королевской академии изящных искусств. В свою студенческую бытность Герда Готлиб познакомилась с молодым художником, который был старше её на четыре года, Эйнаром Вегенером, за которого и вышла замуж в 1904 году, приняв его фамилию. После окончания образования Герда Вегенер со своим мужем эмигрировала и путешествовала по Западной Европе (Англия, Италия), окончательно осев в 1912 году во Франции в Париже.

Во Франции Герда Вегенер достигла большого успеха, её работы выставлялись на таких знаменитых выставках, как «Осенний салон», «Салон независимых», «Салон юмористов» и др. Кроме того, она работала на журналы «Vogue», «La Vie Parisienne», «Fantasio», «Rire» и «La Baïonnette». Герда Вегенер стала знаменитой и в своей родной Дании, где тоже выставляла свои творения.

В то же время, её не менее талантливый муж практически прекратил свою работу, предоставляя своей жене, будучи от природы женственным, услуги в качестве модели для изображения женщин. Со временем Эйнар Вегенер уже не мог выйти из роли женщины — он носил дамские одежды и гостям представлялся сестрой Эйнара Вегенера под именем Лили Эльбе. В итоге он принял решение изменить свой пол. С этой целью чета Вегенеров переехала в Германию, где Эйнару была сделана первая в истории операция по изменению пола. Когда этот факт был предан огласке, король Дании в октябре 1930 года расторг брак Герды и Эйнара.

После этого и смерти Эйнара Герда Вегенер вышла в 1931 году замуж за итальянского офицера Фернандо (Нандо) Порта, вместе с которым эмигрировала в Марокко. Брак скоро распался, и в 1936 году она развелась с ним. Спустя два года Герда Вегенер вернулась в Данию, где она в 1939 году провела свою последнюю выставку и умерла 28 июля 1940 года.