Hannelore Schroth wurde am 10.01.1922 in Berlin als Tochter des Schauspielerehepaares Käte Haack und Heinrich Schroth geboren. Im Alter von neun Jahren gab sie ihr Filmdebüt in Max Ophüls" Komödie "Dann schon lieber Lebertran". Mit 16 besuchte sie eine Schauspielschule und konnte bereits mit ihrem ersten darauf folgenden Film, der Liebesgeschichte "Spiel im Sommerwind", einen großen Publikumserfolg landen. In "Kitty und die Weltkonferenz" spielte sie 1939 ihre erste Hauptrolle. Zu ihren großen Filmerfolgen der vierziger Jahre zählen "Friedrich Schiller", "Sophienlund" und "Unter den Brücken".

Nach dem Krieg und dem Ende des Dritten Reichs konnte sie ihre Karriere mit Publikumshits wie "Taxi Kitty" (1950), "Der Hauptmann von Köpenick" (1956), "Alle lieben Peter" (1959) oder "Polizeirevier Davidswache" (1964) fortsetzen. Seit Ende der 1960er Jahre war Schroth vermehrt auch in Fernsehrollen zu sehen, etwa in TV-Filmen wie Wolfgang Beckers "Kriminalmuseum – Die Kiste" oder in Serien wie "Tatort", "Derrick" oder "Michel aus Lönneberga". Als gefragte Synchronsprecherin lieh sie außerdem Hollywoodstars wie Shirley MacLaine oder Liz Taylor ihre Stimme.

Neben ihrer Arbeit beim Film trat Hannelore Schroth immer wieder im Theater auf. So erhielt sie unter anderem Engagements in Wien, Berlin und München und wurde für ihre Theatertätigkeit 1969 mit dem Großen Bad-Hersfeld-Preis ausgezeichnet. 1980 erhielt sie für ihre Verdienste um den deutschen Film das Filmband in Gold. Am 07.07.1987 starb Hannelore Schroth in München. Ihr Halbbruder Carl-Heinz Schroth war ebenfalls ein erfolgreicher Schauspieler.