Светлана Немоляева родилась в Москве в 1937 году в семье советских интеллигентов. Отец — Владимир Немоляев, кинорежиссер; мать — Валентина Ладыгина, звукооператор. Младший брат Николай Немоляев — кинооператор.

В 1958 году Светлана закончила Высшее театральное училище им. М.С. Щепкина, и весной 1959 ее приняли в театр им. В. Маяковского. Той же весной, почти одновременно, был зачислен в труппу и будущий супруг Светланы — Александр Лазарев. В марте 1960 года роман Светланы Немоляевой и Александра Лазарева обрел счастливое продолжение: они поженились и стали едва ли не самой яркой и известной супружеской парой в актерском мире. У них была одна семья и одна профессия. Более сорока лет Немоляева и Лазарев играли на одной сцене Московского театра имени Маяковского.

Дебют Светланы Немоляевой на сцене состоялся в спектакле «Гамлет», где она исполнила роль Офелии. Спектакль был удачным и не сходил с подмостков 8 лет подряд. Позже она играла в спектаклях «Весенние скрипки», «Иркутская история», «Время любить», «Проводы белых ночей», «Соловьиная ночь», «Таланты и поклонники», «Дети Ванюшина» и др.

Помимо театра творчество Немоляевой связано с кинематографом. Среди фильмов с ее участием — «Короткие встречи», «Круг», «Такая короткая длинная жизнь», «Служебный роман», «Гараж», «О бедном гусаре замолвите слово», «По главной улице с оркестром».

По судьбе отца Светлана Владимировна знала, что театральная жизнь несет столько же горя, сколько радости. Этот мир ее притягивал, но все-таки это был мир грез. Актерская профессия, признается Светлана Немоляева, это добровольная каторга. «Мы можем ругаться, говорить, как я устал, не хочется идти на спектакль, но когда оказываешься перед сценой… Это профессия фантастическая. Она не дает состариться. Внешне можно и плохо выглядеть, но внутренне ты все время в напряжении. Это особый актерский кураж. Выйти на сцену, зажить иной жизнью, испытать иные страсти — это чувство трудно передать словами. Театр — моя жизнь», — говорит актриса.

Светлана Немоляева — народная артистка РСФСР, член Союза театральных деятелей, Союза кинематографистов, она награждена орденом Почета, медалями за творческие достижения.