V 50. letech 20. století Dana Němcová vystudovala psychologii na Filozofické fakultě Univerzity Karlovy v Praze. Coby herečka se předvedla pod taktovkou režiséra a scenáristy Jana Němce. Ztvárnila nevěstu v jeho komedii O slavnosti a hostech (1965).
Dana Němcová se stala jednou z prvních prvních signatářek Charty 77, v níž později také vykonávala roli mluvčí, a spoluzakladatelkou Výboru na obranu nespravedlivě stíhaných. Díky tomu také byla jednou z ústředních postav řady dokumentárních pořadů.
V roce 1979 následovalo šest měsíců vězení na Ruzyni a posléze podmínečné odsouzení ke dvěma letům odnětí svobody za podvracení republiky. Potom Dana Němcová nesměla pracovat v oboru, a tak dělala uklízečku. Znovu zatčena byla během Palachova týdne v lednu 1989.
Po Sametové revoluci 1989 Dana Němcová coby spoluzakladatelka Občanského fóra byla v letech 1990 až 1992 poslankyní Sněmovny národů a Sněmovny lidu Federálního shromáždění za OF, později za Občanské hnutí.
I poté Dana Němcová nezůstala vzdálena politickému dění. Stála také u zrodu Výboru dobré vůle - Nadace Olgy Havlové. V rámci imigrační problematiky zřídila Poradnu pro uprchlíky a Centrum pro otázky migrace.
Politička a disidentka Dana Němcová byla držitelkou řady ocenění, mj. Ceny Arnošta Lustiga, kterou obdržela za rok 2016.
V roce 1955 se provdala za psychologa a katolického intelektuála Jiřího Němce (1932 až 2001), se kterým měla sedm dětí. Manžel odešel v roce 1983 do exilu do Rakouska. Synem Dany Němcové je Ondřej Němec, mj. dlouholetý fotograf Lidových novin, zetěm pak Martin Palouš a byl jím též Mejla Hlavsa.
Dana Němcová zemřela 11. dubna 2023. Bylo jí 89 let.