Le père de Gisela Uhlen, Augustin Uhlen, était chanteur d'opéra et son oncle,
Max Schreck, acteur qui eut une renommée internationale avec
Nosferatu le Vampire. À cinq ans, elle entre à l'école de danse de Mary Wigman et au conservatoire de Leipzig. Elle suit des cours de danse moderne, de ballet classique et d'acrobatie. Elle opte ensuite pour le théâtre et prend comme nom de scène celui de Gisela Uhlen.
Elle débute avec un film d'amour de la UFA en 1936 Annemarie qui remporte un grand succès. Elle est engagée la même année par Saladin Schmitt au théâtre Schauspielhaus de Bochum et par Heinrich George en 1938 au théâtre Schiller de Berlin. En 1941, elle remporte encore un grand succès avec le film anti-britannique Ohm Krüger de Hans Steinhoff.
Après la guerre, elle se dédie intensément au théâtre, et joue en 1949 dans une adaptation du film Eine große Liebe (Un grand amour) mise en scène par son troisième mari Hans Bertram. Elle épouse en quatrièmes noces l'acteur Wolfgang Kieling en 1953 et joue pour le Stadttheater de Zurich et le Schauspielhaus de Bâle, en Suisse. Elle joue aussi à Berlin-Est où elle demeure ensuite (au Deutsches Theater et est reconnue comme une grande artiste en Allemagne de l'Est, en particulier pour ses films avec la DEFA. Elle épouse d'ailleurs l'un de ses réalisateurs en 1955, pour la cinquième fois, Herbert Ballmann qui la fait jouer dans plusieurs films.
Gisela Uhlen retourne vivre en Allemagne de l'Ouest en 1960. Elle continue sa carrière au théâtre tout en jouant pour le cinéma, notamment pour Edgar Wallace et
Rainer Werner Fassbinder, dont elle interprète en 1979 la mère dans
Le Mariage de Maria Braun, rôle pour lequel elle reçoit le prix fédéral du film.
Elle apparaît aussi à la télévision allemande dans des feuilletons télévisés et se fait aimer du grand public dans les années 1980 et 1990. On la voit jouer aussi pour L'Inspecteur Derrick.
Elle a fait don en 2005 de la plus grande partie de sa collection, concernant le cinéma, au musée du film de Potsdam.
Elle est enterrée au cimetière Melaten de Cologne.
Sa fille Susanne Uhlen qu'elle a eue avec Wolfgang Kieling est aussi comédienne, ainsi que sa fille Barbara Bertram qu'elle a eue avec Hans Bertram.