1961年、松竹映画にスカウトされ松竹歌劇団を退団し、『斑女』（中村登監督）で映画デビュー。1963年、山田洋次監督の映画『下町の太陽』に主演 して以降、山田作品に欠かせない庶民派女優となる。『下町の太陽』は映画・歌だけでなく、現在もそのフレーズ自体が倍賞の代名詞になっている。1963年に『下町の太陽』で歌手としてもデビューし、第4回日本レコード大賞新人賞を受賞。NHK紅白歌合戦にも4年連続出場した（詳細は下記参照）。他のヒット曲に「さよならはダンスの後に」「おはなはん」「忘れな草をあなたに」（菅原洋一らとの競作）などがある。
幼少時は「のど自慢」荒らしとして知られ、みすず児童合唱団を経て、1957年、松竹音楽舞踊学校に入学。1960年、同校を首席で卒業し、松竹歌劇団（SKD）13期生として入団、若くして「逸材」と注目される。同期に榊ひろみ（松竹女優）、加藤みどり（声優）らがいる。学校時代の実習出演を経て、同年、グランドレビュー「東京踊り」で初舞台を踏む。この年から、主席入団生にフィナーレの先頭を切って大階段を降りる栄誉が与えられ、バトンガールに扮した倍賞がその初代を勤めた。
珍しい倍賞姓は秋田県鹿角郡（現:鹿角市）十和田大湯にルーツを持つ。先祖は佐竹藩に仕えた守衛で、先祖の一人に頭の良い人がいて書記に抜擢され、何かの賞を受けたのがこの姓の由来という。千恵子の父:美悦は当地の出身で、中学のとき東京に出て、数え年15のとき少年車掌の試験を受け合格した。母:青木はなは茨城県真壁郡大和村（現:桜川市）出身。母も小学校卒業後、東京で女子車掌となり美悦と知り合い結婚した。
西巣鴨生まれ。東京都北区滝野川に育つ。戦時中は茨城県に疎開。北区立滝野川第六小学校、北区立紅葉中学校（現:北区立滝野川紅葉中学校）卒業。父は都電の運転士、母は車掌であった。
オリジナルから30年も経って冷戦が終わるなど時代が変わり、そのまま作品を受け継ぐだけでは視聴者に受け入れられないと考えた製作陣は怪物や宇宙人が多く登場するオリジナルの作風を変更し、特殊効果を用いて現代的に描写することに決めた。撮影はバンクーバーで行われた。ストーリーはハーラン・エリスン、A・E・ヴァン・ヴォークト、ラリー・ニーヴン、リチャード・マシスン、ジョージ・R・R・マーティン、スティーヴン・キング、ジェイムズ・パトリック・ケリー等の小説を原作としている。トム・アーノルド、マッケンジー・アスティン、マリオ・ヴァン・ピーブルズ、ウィル・ウィトン、キャサリン・オハラ、メリッサ・ギルバート、ジョン・クライヤー、ジャック・クラグマン、ヘザー・グラハム、ジョゼフ・ゴードン＝レヴィット、ジェシカ・スティーン、ブレント・スパイナー、ウィリアム・B・デイヴィス、レナード・ニモイ、デヴィッド・ハイド・ピアース、ニール・パトリック・ハリス、マーク・ハミル、ネイサン・フィリオン、ミシェル・フォーブス、アマンダ・プラマー、ボー・ブリッジス、ジョシュ・ブローリン、ローリー・ホールデン、ホーウィー・マンデル、アリッサ・ミラノ、パット・モリタ、モリー・リングウォルド、ライアン・レイノルズなどがゲストとして出演している。オリジナルシリーズを企画したレスリー・スティーヴンスはシーズン1のみ番組コンサルタントを担当した。他にオリジナルの脚本家だったジョセフ・ステファノはシーズン5までエグゼクティブ・コンサルタントを務め、その後はシニア・アドバイザーとしてシリーズに参加した。また、ステファノはオリジナルシリーズで脚本を担当したエピソード「A Feasibility Study（邦題：ルミノス星人の陰謀）」を「Feasibility Study（邦題：適性実験）」としてシーズン3で再ドラマ化した。
1980年代前半に『アウターリミッツ』の復活が計画されていたが、権利を所有していたユナイテッド・アーティスツ・テレビジョンがメトロ・ゴールドウィン・メイヤーに買収されて以降権利の所有元が変わり続けたため、最終的に再ドラマ化が実現するのは1995年まで延びた。『スタートレック』のスピンオフ、『Xファイル』などのSFテレビドラマや『ハリウッド・ナイトメア』のようなオムニバスドラマが成功していることを受け、権利を所有しているメトロ・ゴールドウィン・メイヤーは成功を確信してアウターリミッツのリバイバルが決まった。製作には『バックドラフト』や『ロビン・フッド』などの映画にも携わったトリロジー・プロダクションが参加し、有料チャンネルのショウタイムでの放映が決まった。
2005年は初代クローザーに任命され4月13日の対福岡ソフトバンクホークス戦で球団初のセーブを記録。その後もチームが大きく低迷する中で49試合に登板し11セーブをマークした。2006年も開幕当初は中継ぎだったが開幕時に抑えを務めた小山伸一郎が不調に陥り代わってシーズン途中から抑えに回る。前半は26回連続無失点を記録するなど好調でオールスターゲームに初出場した。しかし後半に調子を落としセーブ失敗が続いたため中継ぎへ再転向。徐々に調子が上向き9月22日西武戦で8回・9回を無失点に抑え久々のセーブを記録し、その後も2試合連続のリリーフ成功で見事に復活。最終的にプロ入りでは2番目に多い50試合に登板して3敗10ホールド21セーブ・防御率2.17とキャリア最高成績を残した。オフにシーズン中から扁桃炎に悩まされていたため扁桃除去手術を受けている。2007年は開幕から抑え投手として4・5月期のチームの好調を支えたが、6月に入り不安定な投球が続き交流戦ではリリーフ失敗が相次いだ。それでもオールスターゲームに選出され、本拠地・フルキャストスタジアム宮城での第2戦の9回に登板する予定だったが雨のため8回コールドとなり、投手陣では唯一登板なしに終わった。7月24日の西武ライオンズ戦で抑えに失敗するとその後遊離軟骨の除去手術とリハビリのためにまもなくチームを離脱した。これ以降は一度も昇格できず34試合の登板に留まり4勝2敗17セーブでありながら防御率は4点台後半と安定感を欠いたシーズンとなった。この年「ベストファーザーin東北 スポーツ部門」受賞。なお、チームを離脱していたころから翌年の海外移籍も視野に入れていたことからアラン・ニーロを代理人として11月7日にFA権を行使。