弟は占い師(気学師)の富田直幹。作曲家の芥川也寸志は元夫。虚弱傾向を克服するため小学生からバレエを始める。1950年に松竹歌劇団(SKD)に5期生として入団し、スリーパールズと呼ばれた。1953年に在籍中のまま、松竹(松竹京都撮影所)から映画『純潔革命』でデビューする。豊かな歌唱力を持ち味とした。その後、1954年にSKDを退団し、1956年からの東宝専属を経てさまざまな分野で活動する。1958年から放送のテレビ黎明期の音楽バラエティで自らの冠司会番組でもある『光子の窓』では、洋窓から顔をのぞかせてテーマ曲を歌うオープニングが注目を集め、人気を博した。1960年に作曲家の芥川也寸志と結婚するも、結婚生活は2年で破綻した。妹(第2子)は富田恵子。3人目は終戦後、富岡で赤痢でなくなる。華やかな貴婦人からうらぶれた婦人まで多彩な役柄を演じ、『社長シリーズ』をはじめとする東宝喜劇に多数出演した。成瀬巳喜男作品の常連で、市川崑作品とも縁が深く、金田一耕助シリーズでは『犬神家の一族』(1976年)の犬神梅子役を筆頭にシリーズ全てに皆勤した(2006年公開のリメイク版にも出演)。日本ミュージカル界のパイオニアでもあり、数々の大作に出演した。『私はシャーリー・ヴァレンタイン』などで芸術祭賞を3度受賞している。1999年には紫綬褒章、2005年には旭日小綬章を受章した。