その後、1954年にSKDを退団し、1956年からの東宝専属を経てさまざまな分野で活躍する。特に1958年から放送のテレビ黎明期の音楽バラエティで自らの冠司会番組でもある『光子の窓』では洋窓から顔をのぞかせてテーマ曲を歌うオープニングが注目を集め、人気を博した。1960年に作曲家の芥川也寸志と結婚するも、結婚生活は2年で破綻した。
華やかな貴婦人からうらぶれた婦人まで多彩な役柄を演じ、『社長シリーズ』をはじめとする東宝喜劇に多数出演。また成瀬巳喜男監督作品の常連であった。市川崑監督作品とも縁が深く、金田一耕助シリーズでは『犬神家の一族』（1976年）の犬神梅子役を筆頭にシリーズ全てに出演。2006年公開のリメイク版にも出演している。
日本ミュージカル界のパイオニア的存在でもあり、数々の大作に出演してきた。『私はシャーリー・ヴァレンタイン』などで芸術祭賞を3度も受賞。1999年には紫綬褒章、2005年には旭日小綬章を受章した。
長らくフリーで活躍してきたが、マネージメントを担当していた母親が亡くなったことなどから、2009年10月1日付けでオスカープロモーションへ移籍し、活動の幅を広げている。

* 絵島生島（1955年） - 宇津
* ここに泉あり（1955年） - 小野冴子
* 伝七捕物帖 女郎蜘蛛（1955年）
* 社長シリーズ（1956年 - 1970年） - 社長の浮気相手
* 青い山脈（1957年） - 北原
* 大当り三色娘（1957年）
* 大学の侍たち（1957年） - 小柴晴美
* 東京の休日（1958年） - バレーの踊り子・F
* 花嫁三重奏（1958年） - 西村照子
* 暗黒街の顔役（1959年）
* 上役・下役・ご同役（1959年） - 池貝三千代
* ぼんち（1959年） - 幾子
* 娘・妻・母 東宝 ... 次女・谷薫1960.05.21
* がめつい奴（1960年） - 小山田初江
* 名もなく貧しく美しく（1961年） - 片山信子
* 放浪記（1962年） - 日夏京子
* 忠臣蔵 花の巻・雪の巻（1962年） - 戸田の局
* ニッポン無責任野郎（1962年） - 静子
* 女の座（1962年） - 石川梅子（次女）
* 日本一の色男（1963年） - 雪桜
* 大盗賊（1963年） - 増尾
* 士魂魔道 大龍巻（1964年） - 秀月尼
* 乱れる（1964年） - 森田久子（長女）
* 日本一のホラ吹き男（1964年） - 清水花江
* ホラ吹き太閤記（1964年） - 瀬名（築山殿）
* 暴れ犬（1965年） - 香住弘子
* 女の中にいる他人（1966年） - 加藤弓子
* 乱れ雲（1967年） - 江田文子
* 日本海大海戦（1969年） - 東郷てつ
* 犬神家の一族（1976年） - 犬神梅子
* 挽歌（1976年） - 桂木あき子
* 悪魔の手毬唄（1977年） - 由良敦子
* 獄門島（1977年） - お小夜
* 姿三四郎（1977年） - お仙
* 女王蜂（1978年） - お富
* 火の鳥（1978年） - イヨ
* 病院坂の首縊りの家（1979年） - 雨宮じゅん
* 幸福（1981年） - 舟津川良子
* 湾岸道路（1984年） - 杉本郁子
* 櫂（1985年） - 大貞
* それから（1985年） - 長井梅子
* 極道の妻たち?（1987年） - 八橋松代
* 女帝 春日局（1990年） - 大姥局
* REX 恐竜物語（1993年） - 伊藤早苗
* シベリア超特急2（2001年） - 楊玲玲
* 雪に願うこと（2006年） - 矢崎静子
* 犬神家の一族（2006年） - 宮川香琴
* 沈まぬ太陽（2009年） - 恩地将江
*武士の家計簿（2010年）　‐　おばばさま
テレビドラマ
NHK
*大河ドラマ
** 元禄太平記（1975年） - お伝の方
** 花神（1977年） - 野村望東尼
** 草燃える（1979年） - 丹後局
** 翔ぶが如く（1990年） - お由羅
** 八代将軍吉宗（1995年） - 天英院
** 葵徳川三代（2000年） - 高台院
** 利家とまつ～加賀百万石物語～（2002年） - 大政所
** 天地人 （2009年） - トメ
*連続テレビ小説
** 繭子ひとり（1971年） - 加野三輪子
** 澪つくし（1985年） - 吉武とね
** あぐり（1997年） - 上原世津子
** どんど晴れ（2007年） - 加賀美カツノ
* 宮本武蔵（1984年） - お甲
* イキのいい奴（1988年）　‐　中岡熊子
* ゆっくりおダイエット（1994年）
* マッチポイント!（2000年）　‐　倉田和歌子
* 蝉しぐれ（2003年） - 語り
* 昨日の友は今日の敵?（2004年） - 日高早苗
* セカンドバージン（2010年） - 眞垣秀月
* さよなら、アルマ（2010年） - 朝比奈カツ
日本テレビ
* 細雪（1965年）
* 青春とはなんだ（1965　- 1966年）
* 不信のとき（1968年）
* 熱中時代（1978　- 1981年） - 天城綾子
* 若草学園物語（1983年）
* 勝海舟（1990年） - 勝信子
* 外科医有森冴子（2000年）
* 警視庁鑑識班2004（2004年） - 中山加奈子
* たったひとつのたからもの（2004年） - 佐藤サトコ
* 真実の手記 BC級戦犯 加藤哲太郎「私は貝になりたい」（2007年） - 篠田サチエ
* 霧の火 樺太・真岡郵便局に散った九人の乙女たち（2008年） - 酒井栄子（現代）
* 火曜サスペンス劇場
**「取調室」（2002年） - 汐見ユカ
**「軽井沢ミステリー」（2002年） - 吉田妙子
* 火曜ドラマゴールド
** 「伝説の美容師 山野愛子物語」（2006年） - 山野すえ
TBS
* 赤い靴（1972　- 1973年）
* ありがとう（1973　- 1974年） - 君野右子
* バラ色の人生（1974年）
* 1・2・3と4・5・ロク（1976年）
* 赤い衝撃（1976 - 1977年） - 大山鈴代
* すぐやる一家青春記（1977年）
* 茜さんのお弁当（1981年） - 米持静
* 年ごろ家族（1984年）
* おんなは一生懸命（1987年 - 1989年）
*妻たちの鹿鳴館（1988年）　‐　井上武子
* 渡る世間は鬼ばかり（1990年 - ） - 山口政子
* 平清盛（1992年） - 池禅尼
*三十ふり袖（1993年）　‐　お松
* 百年の物語（2001年） - 横山イト
* エ・アロール（2003年） - 江波玲香
* 月曜ミステリー劇場
** 浅見光彦シリーズ（2004年） - 丹野真実子
毎日放送
* 横溝正史シリーズ
** 悪魔が来りて笛を吹く（1977年） - 椿秋子
** 仮面舞踏会（1978年） - 鳳千代子
フジテレビ
*のれん繁昌記（1966　‐　1967年）　‐　中里綾子
* ぶらり信兵衛 道場破り 第44話「うちへおいでよ」（1974年）
*痛快!河内山宗俊（1975　‐　1976年）　‐　お滝
* 銀色の恋文（1994年） - 真砂子久江
* グッドモーニング（1994年） - 天野玉枝
* 美女か野獣（2003年） - 楠本春子
* 風のガーデン（2008年） - 上原春江
関西テレビ
* 巨大熊との死闘 アラスカの白い牙（1980年3月）
* 大奥（1983年） - 飛鳥井
* 古都（1988年）
* 結婚できない男（2006年） - 桑野育代
* 美しい隣人（2011年） - 矢野美津子
東海テレビ
* 長生き競争!（2008年） - 綿谷規子
テレビ朝日
* 霧の旗（1967年）※当時はNETテレビ
* 氷点（1971年）※当時はNETテレビ
* 達磨大助事件帳 第25話「流転のかんざし」（1978年）
* 金さんVS女ねずみ（1998年） - 弥寿
* 流転の王妃・最後の皇弟（2003年） - 貞明皇后
* 菊次郎とさき（2003　- 2005年） - 北野うし・ケテツの塚原
* 熟年離婚（2005年） - 豊原喜久枝
* てるてるあした（2006年） - 鈴木久代
* 天使の梯子（2006年） - 高野寿美子
* 相棒 Season 8 第3話「ミス・グリーンの秘密」（2009年） - 二宮緑
* 樅ノ木は残った（2010年） - 慶月院
* おみやさん（2011年） - 川本ゆき
朝日放送
* 必殺シリーズ
** 必殺必中仕事屋稼業（1975年） - おせい※最初の1クールはTBS系
** 必殺仕置屋稼業（1975年） - オープニングナレーション
** 必殺仕業人 第24話「あんたこの替玉をどう思う」（1976年）
** 必殺からくり人・血風編（1976年） - おりく
** 江戸プロフェッショナル・必殺商売人（1978年） - おせい
テレビ東京
* 三婆（1991年 - 1993年）
* 家康が最も恐れた男 真田幸村（1998年） - 寒松院
WOWOW
*なぜ君は絶望と闘えたのか（2010年）　‐　高橋広江
舞台
* ラ・マンチャの男
* シカゴ (ミュージカル)
* 王様と私
* ジプシー
* 光の彼なたに（1981年）
* あかさたな（2001年）
* Witウイット（2002年）
* エイミィズ・ヴュー
* この夏突然に
* 私はシャーリー・ヴァレンタイン
* 請願
* 6週間のダンスレッスン
* グレイ・ガーデンズ（2009年、シアタークリエ）共演：大竹しのぶ、演出：宮本亜門
* わたしの可愛いショパン～ジョルジュ・サンドの手紙から～（2010年、オーチャードホール）朗読
情報・バラエティ番組
* 光子の窓
* アフタヌーンショー
* 23時ショー
* クイズMONOものがたり
* ニュースウォッチ9　特集『最高齢のミュージカル女優・草笛光子』（NHK総合）
他多数
アニメ
* アガサ・クリスティーの名探偵ポワロとマープル（2004年） - オバルセン夫人 役
* 雪の女王（2005年） - アマンダ 役
吹き替え
* アガサ・クリスティー ミス・マープル2（NHK、2008年） - ミス・マープル 役
* アガサ・クリスティー ミス・マープル3（NHK、2010年） - ミス・マープル 役