生、卒于东京。6岁丧父，寄居在姐夫家中。读小学期间曾参演艺术座公演剧目的儿童角色。在双叶女子高中就学期间，参加新剧协会，演M.梅特林克《青鸟》中的小狗蒂罗，同时，还应邀在几个剧团演戏，成为公认的新时代的女演员。1923年1月，在浅草御国座，同井上正夫合演了《多么无情》，同讷子和权十郎等人合演了《威尼斯商人》；4月，参加《大尉的女儿》的演出，扮演露子。

1923年后，八重子继承松井须磨子的事业，主持第二次创立艺术座的工作。1924年2月，艺术座首次公演，演出剧目有：有岛武郎的《口吃阿又之死》、H.易卜生的《玩偶之家》和小寺融台的《真间的手古奈》。她成功地担任了这些戏中巴子、娜拉和手古奈等不同类型的主要角色，声名大振，各大剧场争相聘请她去演戏。此后，她扮演了《杜鹃》《金色夜叉》中的浪子、阿宫，《兄妹》中的阿纹，《残菊物语》中的阿德，《鹤八鹤次郎》中的鹤八等。

1950年7月，八重子参加了真船丰的喜剧《来访者》的演出。从此，她很重视演出现代剧。同年12月，她同文学座的杉村春子合演了菅原卓担任编导的《月似铜锣》，还演出了岸田国士的《容颜》、菅原卓改编的《幽会》、田中澄江的《水边》等，这使水谷八重子在表演技巧方面有许多新收获。1952年，她主演了在歌舞伎座公演的《他人之手》（秋元松代）和《蝴蝶夫人》。同时，还主演了中野实改编的《儿子的青春》（林房雄原作），从此产生了新派剧前所未有的系列家庭剧。
　　此后，八重子参加了东室歌舞伎剧团和菊五郎剧团的演出，主演过永井荷风的《秋天的别离》，园地文子改编的《信教人之死》（芥川龙之介原作）等。1962年，在新桥演舞场主演了三岛由纪夫的《鹿鸣馆》。
　　水谷八重子在舞台上活跃了65年，创造出许多美好动人的日本妇女形象，曾获日本广播电台文化奖、日本艺术院奖、菊池宽奖、朝日文化奖、紫绶褒奖。曾被推选为日本艺术院会员、日本文化功劳者。1975年，获三等宝冠勋章。