Ihr Bühnendebüt hatte Hermione Baddeley bereits als Kind 1918. Seit Mitte der 1920er Jahre war sie an verschiedenen Komödien- und Revuetheatern in London engagiert. Von 1927 an trat sie auch in Stummfilmen, ab 1930 in Tonfilmen auf. Ihren ersten großen Erfolg in einer Filmhauptrolle konnte sie 1947 mit dem englischen Spielfilm Brighton Rock (mit Richard Attenborough) verbuchen. Für ihre Darstellung der „Elspeth“ in Der Weg nach oben (1959) wurde sie 1960 für den Oscar als beste Nebendarstellerin nominiert, den dann allerdings Shelley Winters erhielt.
Ab 1960 lebte und arbeitete Baddeley überwiegend in den USA. Hier spielte sie bedeutende Rollen unter anderem in den Filmen Mitternachtsspitzen (1960), Mary Poppins (1964) und Dreimal nach Mexiko (1965). Auch als Sprecherin in Zeichentrickfilmen war sie tätig, so etwa in Aristocats (1970). Auf ausdrücklichen Wunsch von Tennessee Williams übernahm Hermione Baddeley die weibliche Hauptrolle der „Flora Goforth“ bei der Uraufführung seines Stücks The Milk Train Doesn't Stop Here Anymore 1963 am Broadway. Das brachte ihr eine Nominierung für den Tony Award als beste Hauptdarstellerin ein; sie unterlag jedoch Uta Hagen.
1984 veröffentlichte Baddeley ihre Autobiographie The Unsinkable Hermione Baddeley. Der Titel spielt auf den Film The Unsinkable Molly Brown (1964) an, in dem sie die Rolle der „Buttercup Grogan“ gespielt hatte. Ihre letzten Auftritte hatte sie 1985 in einigen Folgen der US-Fernsehserie Shadow Chasers. 1986 starb Hermione Baddeley im Alter von 79 Jahren in ihrer Wahlheimat Los Angeles an den Folgen eines Schlaganfalls.
Hermione Baddeley war zweimal verheiratet, aus erster Ehe hatte sie zwei Kinder. Anfang bis Mitte der 1950er Jahre war sie mit dem mehr als 20 Jahre jüngeren Schauspieler Laurence Harvey liiert.