Hilda Ordemann wurde am 15. September 1896 in Bremen geboren. Nach dem Abitur am "Alten Gymnasium", das sie als eines von nur drei Mädchen besuchte, studierte sie Religion, Geschichte und Deutsch in Marburg. 1926 legte sie ihr Studienreferendarsexamen ab, heiratete Gustav Heinemann und zog mit dem damaligen Gerichtsreferendar nach Essen. Zwischen 1927 und 1936 bekam sie drei Töchter und einen Sohn. Ihre Tochter Uta Ranke-Heinemann kandidierte 1999 für das Amt der Bundespräsidentin, unterlag aber Johannes Rau. Ihre Tochter Christa Delius, geb. Heinemann, ist die Mutter von Christina Rau, der Frau des 8. Bundespräsidenten.

Während der Zeit des Nationalsozialismus setzte sich Hilda Heinemann gemeinsam mit ihrem Mann für die Bekennende Kirche ein. Während Gustav Heinemann 1949 als Bundesinnenminister nach Bonn ging, blieb Hilda Heinemann in Essen. Erst 1969 zogen die Heinemanns gemeinsam in die Villa Hammerschmidt. 1970 gründete sie die Hilda-Heinemann-Stiftung Wohnstättenwerk für geistig Behinderte, die die Eingliederung geistig behinderter Erwachsener in das Berufsleben förderte. Für ihr "Eintreten für den künstlerischen Menschen" erhielt sie 1975 den Kulturpreis der Stadt Kiel. Hilda Heinemann starb 1979 in Essen.