Инна Ульянова родилась 30 июня1934 года в московской семье Ивана Александровича Ульянова (1906—1991), заместителя министра угольной промышленности СССР, и Анны Николаевны Ульяновой-Кочерженко (1911—2007). В 1957 году окончила Театральное училище имени Щукина.
Ульянова снималась в кино с 1956 года, впервые появившись на экране в массовке «Карнавальной ночи». Один из лучших эпизодов, сыгранных ею в 1970-х, — образ дамы подшофе с лисой в многосерийном телефильме «Семнадцать мгновений весны». В 1982 году Ульянова сыграла свою звёздную роль Маргариты Павловны в телефильме «Покровские ворота» Михаила Козакова.
Инна Ульянова была замужем за Борисом Голдаевым (1966—1968).
В середине 1990-х стала «рекламным лицом» чистящего порошка Comet. На телевидении вела программы «Дело хозяйское» и «На здоровье!»
Тяжко заболела зимой 2005 года; 7 июня была госпитализирована в тяжёлом состоянии.
Актриса скончалась не дожив 3 недели до своего 71-летия 9 июня2005 года от злокачественной опухоли в отделении реанимации городской клинической больницы № 51 г. Москвы. Инна Ульянова похоронена на Ваганьковском кладбище (Васильевская аллея, 10 участок)[2] в Москве. В июне 2008 года на могиле Инны Ульяновой был установлен памятник.
1959 — «Пёстрые рассказы» по А. П. Чехову — Надежда Петровна
1959 — «Трёхминутный разговор» В. Левидовой — Катя
Капков С. В.Королевы смеха. Жизнь, которой не было?.— М.: Эксмо: Алгоритм, 2011.— С.352.— (Лица и лицедеи).— ISBN 978-5-699-52042-8. Глава «Я человек ироничный и в лирике не очень интересна: Инна Ульянова». — С. 296—313; Раздел «Фильмография». — С. 348.