Herdís Þorvaldsdóttir hóf leiklistarferil sinn í Nitouche hjá Leikfélagi Reykjavíkur árið 1941. Hún nam leiklist hjá Lárusi Pálssyni og Haraldi Björnssyni, og svo við Royal Academy of Dramatic Art (RADA) í London. Hún hefur leikið yfir 120 hlutverk í Þjóðleikhúsinu, en auk þess á hún að baki ótal hlutverk í útvarpsleikritum, sjónvarpsleikritum og kvikmyndum.

Herdís var fastráðin við Þjóðleikhúsið þegar á fyrsta starfsári þess. Hún lék aðalhlutverk í einni af opnunarsýningum leikhússins árið 1950, Snæfríði Íslandssól í Íslandsklukkunni. Af fjölmörgum aðalhlutverkum sem Herdís hefur leikið hér má nefna titilhlutverkið í Önnu Christie, Lóu í Silfurtúnglinu, Geirþrúði drottningu í Hamlet, frú Smith í Sköllóttu söngkonunni, Maggí í Eftir syndafallið, titilhlutverkið í Candidu og fröken Margréti í samnefndum einleik.

Meðal nýlegri hlutverka hennar hér eru amma skógarmús í Dýrunum í Hálaskógi, Sveina í Sönnum sögum af sálarlífi systra, Melissa Gardner í Ástarbréfum, Bera í Sjálfstæðu fólki og Snikka í Draumi á Jónsmessunótt á 50 ára afmæli leikhússins árið 2000.

Herdís leikur móður Jóns Hreggviðssonar í sýningu Þjóðleikhússins á Íslandsklukkunni sem frumsýnd var í apríl 2011, og fagnar þannig með Þjóðleikhúsinu því að 60 ár eru liðin frá opnun leikhússins, og frá því að hún lék á sínum tíma Snæfríði Íslandssól í Íslandsklukkunni.

Herdís hefur hlotið ýmis verðlaun og viðurkenningar á ferli sínum, og hlaut meðal annars Grímuna - heiðursverðlaun Leiklistarsambands Íslands árið 2007 og heiðursverðlaun Menningarverðlauna DV fyrir árið 2010.

Síðast breytt í mars 2011.