Hun blev født Eva-Maria Buchholz[2] i 1934 i Költschen i den østlige del af den preussiske provins Brandenburg (i dag Kołczyn i Polen),[1] som datter af landarbejdere. Efter at have afsluttet læreplads som maskinarbejder i 1952 i DDR modtog hun skuespillerundervisning på Hochschule für Schauspielkunst Ernst Busch, HFS i Berlin[3] og blev i 1953 optaget på Berliner Ensemble.[4] Hagen fik sin debut på teatret i 1953 i Erwin Strittmatters stykke Katzgraben instrueret af Bertolt Brecht ved Berliner Ensemble.[5]
I 1954 blev hun gift med Hans Oliva-Hagen og fik datteren Catherine (senere kendt som Nina Hagen). In 1957 fik hun sin filmdebut i Kurt Maetzigs komediefilm Vergeßt mir meine Traudel nicht.[6] Hendes filmkarriere førte til, at hun fik tilnavnet "DDR's Brigitte Bardot".[7] Fra 1958 arbejdede hun på Maxim-Gorki-Theater i Berlin.[8] På Anhaltisches Theater havde hun succes som Eliza i musicalen My Fair Lady.[1]
På trods af at være en succesfuld filmskuespiller blev hun af regimet hindret i sit arbejde grundet hendes ægteskab med den systemkritiske sanger Wolf Biermann.[9] Hendes støtte til Biermann førte til, at hun blev fyret, og hun flyttede til Vesttyskland i 1977,[4] hvor hun påbegyndte en ny karriere som sanger samtidig med, at hun fortsatte sin skuespillerkarriere.[10] Efter murens fald medvirkede Hagen igen i film produceret i Babelsberg filmstudierne i Berlin, optrådte på teatret i stykker som Medea og sang sange af Bertholt Brecht.[1]
Hagen boede i Hamborg, Berlin og i Uckermark.[11] Hun var mor til sangeren og skuespilleren Nina Hagen og bedstemor til Cosma Shiva Hagen.[12] Hun døde i Hamborg den 16. august 2022 i en alder af 87 år.[1][5]