任桂珍从小就爱唱歌，15岁那年进入了革大文工团。那时和她一起演出的还有后来成为上海电影制片厂演员的冯笑，他们俩在舞台上合演了《白毛女》。
1952年，进入上海歌剧院担任演员，主演的第一部民族歌剧是《小二黑结婚》。真正使她走红的还是歌剧《红霞》，很多观众看了之后，都知道了在上海歌剧院有一位很优秀的歌剧演员，任桂珍也由此成为了著名歌唱家。
任桂珍同志毕生从事歌剧艺术，曾在《天门岛》、《红珊瑚》、《刘三姐》、《洪湖赤卫队》、《江姐》、《樱海情丝》等几十部歌剧中扮演女主角，创造了众多栩栩如生的不同性格、不同地域、不同身份的妇女形象。其演唱音色纯净圆润，吐字清晰真切，行腔自如流畅，感情淳朴细腻，被誉为“北有郭兰英，南有任桂珍”。
2010年，加入中国共产党。
2020年10月10日，在华山医院经抢救无效去世，享年88岁。
任桂珍同志曾为电影《红日》、《聂耳》、《摩雅泰》等配唱，《谁不说俺家乡好》、《铁蹄下的歌女》、《塞外村女》、《摇篮曲》等插曲风靡全国。她首唱的《唱支山歌给党听》、《解放军同志请你停一停》等录成唱片广为流传。她录制的中国民歌金曲，被列为“二十世纪中华歌坛名人百集珍藏版”。
