Ilse Langner war die Tochter von Erdmann Langner, einem Pädagogen, und seiner Frau Helene. Im Alter von 14 Jahren erschien ihr erster Gedichtband „Tautropfen“. Sie ging früh eine erste Ehe ein. In Berlin veröffentlichte sie erste journalistische Arbeiten, unter anderem von einer Reise 1928 in die Sowjetunion im Auftrag des Scherl-Verlags. Im selben Jahr wurde sie Mitglied des P.E.N.-Zentrums Deutschland. In zweiter Ehe heiratete sie 1929 den Fabrikanten Werner Siebert († 1954).

1929 erschien ihr erstes Drama „Frau Emma kämpft im Hinterland“, ein Antikriegsstück, durch das sie bekannt wurde. Es wurde am Berliner Theater unter den Linden uraufgeführt. Ihren größten Erfolg hatte sie mit dem Drama „Die Heilige aus USA“, das die Biographie der Gründerin der Christian Science-Bewegung, Mary Baker-Eddy, behandelt. Die Uraufführung durch Max Reinhardt 1931 am Theater am Kurfürstendamm brachte ihr weite Beachtung. 1933 unternahm sie eine Weltreise, die sie auch in die Länder Südostasiens führte. Ihre Erlebnisse verarbeitete sie in einer umfangreichen Reiseprosa, die sie nach dem Zweiten Weltkrieg auch in den Frankfurter Heften veröffentlichte. Ihre pazifistischen Stücke durften in der Zeit des Nationalsozialismus nicht aufgeführt werden. Ihr Peking-Roman „Die purpurne Stadt“ erschien 1937 und wurde bald nach dem Erscheinen verboten, allerdings 1944 beim Suhrkamp Verlag noch einmal gedruckt. 1949 schrieb sie innerhalb von drei Monaten sieben Dramen, darunter „Heimkehr“, das Erwin Piscator in New York inszenieren wollte.
Nachdem er in den USA in Verdacht geraten war, dem Kommunismus nahezustehen, kehrte er nach Deutschland zurück und brachte es 1952 als Hörspiel heraus.

1952 wurde Ilse Langner Mitglied der Deutschen Akademie für Sprache und Dichtung. 1963 zog sie nach Darmstadt. Sie unternahm weitere Reisen, darunter nach Japan, Thailand und Indonesien sowie 1966/1967 eine Vortragsreise um die Erde im Auftrag des Goethe-Instituts. 1968 vertrat sie die deutschen Schriftsteller in Mexiko bei der Kulturolympiade. 1975 bereiste sie auch Afrika. Ihr Nachlass befindet sich im Deutschen Literaturarchiv Marbach.