Hun debuterte ved Den Nationale Scene 1929 og var i 1930-årene ved Carl Johan Teatret og Scala Revyteater i Oslo. Etter gjestespill i revyoperetten «Pam-Pam» på Theater an der Wien i 1937 fikk hun en karriere i Tyskland både som filmskuespiller og plateartist. Hun ble en av tysk films store stjerner og Det tredje rikes – den «nye Marlene Dietrich». I Wien traff hun komponisten Franz Grothe. De giftet seg i Oslo i 1938 og flyttet til Berlin. Heiberg hevdet etter krigen at hun fikk to års forbud mot å opptre i tysk film fordi hun vegret seg for å melde seg inn i NSDAP. Ingen kilder i tyske arkiver underbygger en slik påstand, og Heiberg står på lønningslistene til tysk filmindustri i alle år fra hun fikk sitt medlemskap i Filmkammer i april 1940, inntil 1945.