神奈川県川崎市生まれ。本名鋼太。明星学園出身。叔父の谷内六郎の勧めで絵本を描きはじめる。1969年『おじいさんのばいおりん』を出版。 1971年『なつのあさ』でボローニャ国際児童図書展グラフィック賞受賞。1983年「かぜのでんしゃ」で講談社出版文化賞絵本賞を受賞。以後、BIB金のりんご賞など数多く受賞。1990年代には『週刊新潮』の表紙絵も手掛けた。フランス・ルーアン在住。2019年7月2日、ルーアンで脳出血のため死去。
2010年出演映画『今度は愛妻家』の公開記念イベントの一環として、1990年以来20年ぶりとなるコンサートを東京（1月7日）と大阪（1月12日）で開催。またコンサートの中で、同映画の監督行定勲と夫役の豊川悦司を交えてのトークショーも行なわれた。薬師丸はコンサートに人が集まるか不安だったが、合計2000席のチケットは発売開始3分で完売した。2011年3月、主演映画『わさお』が公開され、主題歌「僕の宝物」も自らが担当。主演映画の主題歌を歌うのは22年ぶりとなる。「僕の宝物」は2013年11月のTBS系のドラマ『こうのとりのゆりかご〜「赤ちゃんポスト」の6年間と救われた92の命の未来〜』の主題歌にもなっている。2011年12月放送の『2011 FNS歌謡祭』で平井堅と「Woman "Wの悲劇"より」をデュエットする。『FNS歌謡祭』には2013年にも出演しデュエットを含め3曲「セーラー服と機関銃」・「元気を出して」・「時代」を披露している。2012年11月にリリースされたケルティック・ウーマンのアルバム『心のクリスマス/ホーム・フォー・クリスマス』のボーナス・トラック曲「ユー・レイズ・ミー・アップ〜 祈りヴァージョンfeat.薬師丸ひろ子」でコラボレーションした。2013年10月に芸能活動35周年記念コンサートを東京・大阪で開催した。1990年の『ハート・デリバリー』以来23年ぶりの単独コンサートとなった。コンサートのパンフレットには、井上陽水、竹内まりや、中島みゆき、松任谷由実（掲載順）からの祝福のメッセージが掲載されている。このコンサートを観た先輩達から「もっと歌っていきなさい」と言われたことで、2014年12月のライブ『Premium Acoustic Night 時の扉 〜Look For A Star〜』を自ら企画した。ライブは2013年12月にリリースした初のカバー・アルバム『時の扉』の曲を中心に構成され、アルバムの編曲を担当した吉俣良がアレンジャー兼サポートミュージシャンとして参加している。2015年7月、『THE MUSIC DAY』に出演し、「時代」と「Woman "Wの悲劇"より」を歌唱した。同年10月に行われた『薬師丸ひろ子 コンサート2015』では、薬師丸のヒット曲や「黄昏のビギン」・「夢で逢えたら」・「冬の星座」などのカバー曲・唱歌に加え、自身が声優として参加した劇場アニメ『シンドバッド 空とぶ姫と秘密の島』（2015年）の劇中歌「わたりどり」も披露された。2013年末に急逝した大瀧詠一を追悼する『SONGS』（2016年3月）に出演し、ナレーションと大瀧作曲の「探偵物語」を歌っただけでなく、生前の大瀧のボーカル・トラックと鈴木雅之が共演する「夢で逢えたら」にも参加した。2016年7月、前年に引き続き『THE MUSIC DAY』に出演した。9月には初の野外コンサート『世界遺産劇場 春日大社 第六十次式年造替奉祝 薬師丸ひろ子コンサート』を実施し、アンコールでカバー・アルバム『Cinema Songs』から「ムーン・リバー」を歌唱した。11月に実施した『Premium Acoustic Night 〜シネマソングス〜』の追加公演が2017年1月に行われることになった。12月、3年ぶりに『FNS歌謡祭』に出演する。『SONGSスペシャル 薬師丸ひろ子 〜高倉健さんが教えてくれた映画のすべて〜』では、デビュー作『野性の証明』のロケ地である金沢を訪れ、高倉健との思い出を語るとともに『Cinema Songs』に収録の映画音楽と薬師丸主演映画の主題歌を披露した。2017年4月、『Cinema Songs』収録の「追憶」がドラマ『女の勲章』の主題歌に採用された。6月には井上陽水作詞作曲の新曲「めぐり逢い」を含むライブ・アルバム『Best Songs 1981-2017〜Live in 春日大社〜』をリリースする。7月、3年連続で『THE MUSIC DAY』に出演し「ステキな恋の忘れ方」を歌った。8月25日に放送された『The Covers』に出演し、「夢で逢えたら」・「Woman "Wの悲劇"より」・「めぐり逢い」を披露した。2018年2月に『薬師丸ひろ子 コンサート2018』を行い、5月リリースの新アルバムから新曲「ここからの夜明け」も披露した。3月には作詞家・松本隆を特集した音楽番組『うたコン』に初出演し、「Woman "Wの悲劇"より」を歌唱した。4月からNHK『みんなのうた』に楽曲「窓」の歌唱で、NHK『ラジオ深夜便』の「深夜便のうた」には楽曲「こころにすむうた」で参加する。また、同月、2月に開催された『薬師丸ひろ子 コンサート2018』がNHKBSプレミアムで放送される。5月には1998年の『-恋文- LOVE LETTER』以来20年ぶりのオリジナル・アルバム『エトワール』をリリース。同月、音楽番組の『ミュージックフェア』に出演し「セーラー服と機関銃」と「ここからの夜明け」の2曲を披露し、『SONGS』では「日本一星空がきれいな村」長野県阿智村を訪れるロケを行うと共に、「探偵物語」・「Woman "Wの悲劇"より」・「窓」を歌唱した。9月から10月にかけてライブツアー『Premium Acoustic Night 〜エトワール〜』をビルボードライブ東京・大阪で開催。また、10月に参加した「ビクターロック祭り大阪×MBS音祭2018」が薬師丸にとって初フェスとなった。12月の『2018 FNS歌謡祭』では松下奈緒のピアノで「Woman "Wの悲劇"より」を披露した。2019年3月、NHKのコンサート番組『RUN! HOPE! RUN! 〜N響×大友良英×いだてんコンサート〜』の公開収録で「見上げてごらん夜の星を」を歌唱した。