주증녀는 1926년 2월 11일 함경남도 영흥에서 태어났다. 함남공립고등여학교를 졸업한 후 1943년 극단 고협(高協)에 가입해 배우활동을 시작했다. 같은 해 연극배우 허영(許影)과 결혼했으며 해방 전까지 「무영탑」, 「유령」, 「맹진사댁경사」등을 공연했다. 해방 직후에는 극단 청탑(靑塔)에서 활동했다.
1949년「조국의 어머니」로 영화에 첫 출연했다. 이후에는 「애정산맥」, 「애인」, 「처와 애인」, 「실낙원의 별」, 「하녀」등 화제작에서 주인공으로 연기했다. 1959년에는 주증녀프로덕션을 세워 「그 여자는 행복했던가」를 제작하기도 했다.
1962년 이혼했으며 이후 「고려장」(1963), 「산불」(1967), 「만선」(1967), 「사격장의 아이들」(1967) 등 문예영화에 출연했다. 그 외에 극단 신협의 연극무대에 서는가 하면 TBC 전속배우로 TV드라마에도 출연하는 등 1970년대 중반까지 활발히 활동했다. 1980년 뇌종양으로 사망했다.
1950년대를 대표하는 여배우로 주로 희생적인 여인을 연기하여 관객의 인기를 얻었으며 1970년대까지 다수의 영화와 TV드라마에 출연한 연기파 여배우였다.
1958년「실낙원의 별」로 국제영화뉴스사영화상에서 최우수여우주연상을 수상했으며, 1967년 제5회 청룡영화상에서는 「산불」로 여우주연상을 수상했고, 1967년 제6회 대종상에서는 「만선」으로 여우조연상을 수상했다.