Народная артистка РСФСР Светлана Владимировна Немоляева родилась 18 апреля 1937 года в Москве. Отец актрисы, Владимир Немоляев, был кинорежиссером, мать, Валентина Ладыгина - звукооператором.

Война оставила в памяти Светланы тяжёлые воспоминания, было холодно, не хватало еды. Но были и другие дни, когда отец брал её с братом на съёмки своих фильмов в массовку. Фильмография актрисы открывается фильмом «Близнецы» (1945). С детства Светлана полюбила и театр — ходила на все спектакли Театра им. Маяковского, актёром которого до войны был брат отца, Константин Немоляев.В 5-м классе Света начала сама ставить пьесы с одноклассницами, сыграла свою первую роль - мужскую - Осипа в "Ревизоре"; уже осознанно стремилась на съемочную площадку к отцу. Вообще, преданное служение искусству родителей не могло не зародить в сердцах детей желания посвятить себя театру и кино. Николай стал впоследствии известным кинооператором, а Света решила стать актрисой.

Перед поступлением Светлана записалась на консультации во все театральные училища Москвы. В Школе-студии МХАТа она прошла 2 тура - перед третьим надо было определяться и подавать документы. Но узнав, что в Щепкинском училище набирает курс режиссер Малого театра Л.А. Волков, Немоляева выбрала "Щепку" - и поступила.
Годы учебы Светлана Владимировна вспоминает как время радостное и светлое: в училище она буквально влетала, с удовольствием усваивала уроки мастерства замечательных педагогов, волновалась, участвуя в массовках на сцене Малого театра. Впрочем, Л.А. Волков был наставником не только умелым и тонким, но и требовательным: он запрещал студентам сниматься в кино, и в фильме "Лев Гурыч Синичкин" уже утвержденная на роль Немоляева так и не сыграла.

В дипломных спектаклях ей достались хорошие и важные роли, к тому же близкие ее индивидуальности: Верочка в "Шутниках" А. Островского, Ксения в "Разломе" Б. Лавренева, Глаша в пьесе А. Афиногенова "Далекое". Не слишком поначалу давалась ей первая драматическая роль в ее короткой еще биографии - Павлы в "Зыковых"; но когда благодаря приложенным стараниям сцена стала получаться, Немоляева почувствовала, что будет любить драматические роли.
Перед самым окончанием училища, на 4-м курсе, С. Немоляеву пригласили в кино на роль Ольги в фильме-опере "Евгений Онегин" - режиссер-постановщик Р. Тихомиров утвердил ее без кинопроб. Светлана не только внешне, типажно, подходила к этой роли, но, как и ее героиня, жила радостным ощущением молодости, ожиданием любви и счастья. Ольга, по словам самой актрисы, явилась отражением ее собственного жизненного самочувствия: "Я счастливо купалась в стихах Пушкина, музыке Чайковского... Я жила Ольгой, она - мной".

Роман Светланы Немоляевой с кинематографом сложился не сразу: после дебюта в "Евгении Онегине" была довольно продолжительная пауза почти без ролей. Ее периодически приглашали на кинопробы, которые обычно заканчивались ничем. Пробуясь на роль "гусар-девицы" Шуры Азаровой в "Гусарской балладе", Светлана познакомилась с Эльдаром Рязановым, и хоть роли в фильме она не получила, эта встреча имела плодотворное продолжение.

В начале 1980-х на экраны выходит фильм "Служебный роман" по пьесе "Сослуживцы". Как вспоминает Э. Рязанов, идея снять картину родилась у него не благодаря сценарию, а в тот момент, когда он мысленно подобрал актеров на главные роли. Достойное место в этой плеяде звезд первой величины заняла и С. Немоляева, тонко сыгравшая сентиментальную и ранимую Олю Рыжову, долгие годы хранившую в сердце студенческую любовь.

После выхода на экраны "Служебного романа", а затем и "Гаража" Светлана Немоляева была востребована кинематографом в полной мере. Она снялась в десятках фильмов - у разных режиссеров, на разных киностудиях, - среди которых "Портрет с дождем" (1977), "Запасной аэродром" (1977), "Вторжение" (1981), "Все наоборот" (1981), "Ослиная шкура" (1983), "Карантин" (1983), "И вот пришел Бумбо..." (1984), "Прыжок" (1985), "По главной улице с оркестром" (1986), "Предлагаю вам руку и сердце" (1988), "Визит дамы" (1989), "Село Степанчиково и его обитатели" (1989), "Небеса обетованные" (1991), "Анна Карамазофф" (1991), "Мелочи жизни" (сериал, 1992), "Провинциальный бенефис" (1993), "Горько!" (1998), "Бременские музыканты" (мюзикл, 2000) и других кино- и телефильмах.