Elle est issue de l'union de d'Hippolyte Guilbert, un brocanteur et patron d'une fabrique de confection normand, et d'Hernance Julie Lubrez, une chapelière belge. Après six mois passés dans un atelier de couture, elle entre à seize ans comme vendeuse aux grands magasins Le Printemps du boulevard Haussmann à Paris.

En 1885, elle suit des cours d'art dramatique. Elle se révèle « timide à la ville et audacieuse à la scène », comme elle le rapporte elle-même. Elle fait ses premiers pas au Théâtre des Bouffes du Nord, puis passe au Théâtre de Cluny. Fin 1885, Yvette Guilbert rencontre Charles Zidler, directeur de l'Hippodrome et créateur du cabaret parisien Moulin rouge.

En 1887, elle entre au Théâtre des Nouveautés, où elle a notamment un petit rôle dans une pièce de Feydeau. L'année suivante, elle passe au Théâtre des Variétés, où, là encore, elle n'a que de petits rôles. Elle décide alors de se tourner vers la chanson et le café-concert.

En 1889, elle obtient un engagement à l'Eldorado, qu'elle quitte presque aussitôt pour entrer à l'Éden-Concert, mais ne parvient toujours pas à se faire un nom.

En août 1889, Freud vient l'écouter à l'Eldorado sur les conseils de Mme Charcot. Par la suite, Freud affichera dans son bureau une photo dédicacée par elle et ils entretiendront une correspondance assez suivie. Elle interprète de nombreuses chansons de Paul de Kock.

Le succès n'arrive qu'en 1891, après un engagement au Moulin rouge, qu'elle doit à la confiance de Charles Zidler. Marcel Proust lui consacre son premier article dans Le Mensuel en février 1891.

Atteinte d'une grave maladie à partir de 1900, elle finit quand même par remonter sur scène, au Carnegie Hall de New York en 1906, puis au Casino de Nice en 1913, mais avec un répertoire tout à fait nouveau, composé de chansons plus « littéraires », comportant des reprises de poésies anciennes et modernes, ainsi que des chansons du Moyen Âge.

Elle consacre la fin de sa vie à refaire les grandes salles