Christa Ludwig wurde in eine musikalische Familie hineingeboren. Ihr Vater Anton Ludwig war Sänger und Opernintendant, ihre Mutter Eugenie Besalla-Ludwig war Altistin und Gesangspädagogin. Die Mutter war die einzige Gesangslehrerin ihrer Tochter; bis weit hinein in den Verlauf der Karriere ihrer Tochter beobachtete und förderte sie deren stimmliche Entwicklung. Im Alter von 17 Jahren hatte Christa Ludwig ihren ersten öffentlichen Auftritt in Gießen. Ein Jahr später wechselte sie an die Oper Frankfurt und debütierte als Prinz Orlowsky (Die Fledermaus). Bis 1952 blieb sie in Frankfurt am Main. Es folgten Engagements an die Landestheater Darmstadt (1952 bis 1954) und Hannover (1954 bis 1955). Während der Jahre in Frankfurt und Darmstadt wirkte Christa Ludwig regelmäßig bei den Donaueschinger Musiktagen für zeitgenössische Tonkunst mit und sang Werke von Luigi Dallapiccola, Pierre Boulez und Luigi Nono. 1955 verpflichtete Karl Böhm sie an die Wiener Staatsoper. Sie wurde dort eine der wichtigsten Sängerinnen und 1962 zur Kammersängerin ernannt. Fast 40 Jahre war sie Mitglied des Ensembles. Ebenfalls 1955 debütierte sie bei den Salzburger Festspielen und sang dort bis 1993. Ab den 1960er Jahren sang sie bei den Bayreuther Festspielen (Brangäne und Kundry) sowie an der Mailänder Scala (mit Maria Callas) und am Royal Opera House in Covent Garden, London. Auch im außereuropäischen Ausland hatte Christa Ludwig Erfolg. Nach ihren Auftritten an der Lyric Opera in Chicago wurde sie von Rudolf Bing an die Metropolitan Opera New York geholt, wo sie 1959 als Cherubino (Le nozze di Figaro) debütierte. Bis 1993 sang sie dort wichtige Rollen wie Leonore (Fidelio), Dido (Les Troyens), Ortrud, Kundry, Marschallin, Waltraute, Fricka. Zu ihrem weiteren Repertoire zählten auch folgende Partien: Eboli (Don Carlos), Amneris (Aida), Lady Macbeth (Macbeth), Carmen, Brangäne (Tristan und Isolde), Venus (Tannhäuser), Octavian (Der Rosenkavalier), Komponist (Ariadne auf Naxos), Färberin (Die Frau ohne Schatten), Klytämnestra (Elektra), Marie (Wozzeck) und Judith (Herzog Blaubarts Burg). Neben ihrer Operntätigkeit gab Christa Ludwig Liederabende in aller Welt und wirkte als Solistin bei Chor- und Orchesterkonzerten mit. Ihre bevorzugten Liederkomponisten waren Schubert, Schumann, Brahms, Wolf, Mahler, Pfitzner und Strauss. Mit der Fricka (Die Walküre) hatte Christa Ludwig 1993 ihren letzten Auftritt an der Metropolitan Opera in New York. 1993 und 1994 gab sie weltweit ihre Abschiedstournee mit einem Liedprogramm. Am 14. Dezember 1994 verabschiedete sie sich nach einer fast fünfzigjährigen Bühnenkarriere in der Wiener Staatsoper als Klytämnestra von ihrem Bühnenpublikum. Die wichtigsten Dirigenten, die ihre Karriere begleiteten, waren Karl Böhm, Herbert von Karajan und Leonard Bernstein. In ihrer Karriere traf Christa Ludwig mit den großen Sängerpersönlichkeiten der Opernwelt zusammen, u. a. mit Elisabeth Schwarzkopf, Maria Callas, Anna Moffo, Franco Corelli, Ileana Cotrubas, Edita Gruberová, Fritz Wunderlich, Plácido Domingo, Dietrich Fischer-Dieskau, Luciano Pavarotti etc. Von 1957 bis 1970 war sie mit dem Sänger Walter Berry (1929–2000) verheiratet, mit dem sie einen gemeinsamen Sohn hat. 1972 heiratete sie den französischen Schauspieler und Regisseur Paul-Émile Deiber (1925–2011). Sie lebte in der Nähe von Wien.