Entre los diez y los veinte años, estudió danza clásica y española en el Conservatorio Nacional. Se estrenó como bailarina en la Ópera de La Coruña, y como artista flamenca en la compañía de Manolo Caracol.
En 1954, a los quince años, llegó al mundo del cine en La reina mora.
En 1957, en el rodaje de Las chicas de la Cruz Roja, su consagración profesional y popular, conoció a Tony Leblanc. Con él rodó 6 películas.
En Historias de la televisión (1965), interpretó la canción titulada "La chica ye-yé". Se encontró de improviso con un gran éxito como cantante. En 1990, hizo una nueva versión de la canción, conmemorando los 25 años de su lanzamiento.
Actriz polivalente, está considerada como una de las artistas más respetadas y queridas de España. Ha interpretado más de 100 películas, numerosas obras de teatro y varias series de televisión.
Ha publicado un libro de recetas de cocina llamado Concha Velasco entre pucheros.
En el 2013 ganó el Premio Príncipe de Asturias por su campaña de sensibilización ante la incontinencia urinaria.