Entrée à la Comédie-Française en 1946 ; sociétaire en 1950 ; retraitée en 1986.

Après le Conservatoire de Nantes, elle entre au Conservatoire de Paris dans la classe de Louis Jouvet, puis de Denis d'Inès où elle remporte, en 1942, deux premiers prix de Comédie, classique et moderne.

Engagée par Dullin pour jouer Mariane de L’Avare, elle créera également avec lui Mamouret de Jean Sarment. Elle entre ensuite à l'Odéon, dirigé par René Rocher, y joue les « jeunes premières » et, en 1946, lorsque l'Odéon devient Salle Luxembourg, Yvonne Gaudeau entre dans la troupe de la Comédie-Française, dont elle sera sociétaire quatre ans plus tard.
Elle commence par y jouer les jeunes premières, les princesses (elle joue peu la tragédie, hormis une Junie sans lendemain) et les premiers rôles de la grande comédie. Parmi ses meilleurs rôles : Jacqueline du Chandelier de Musset, la Comtesse du Mariage de Figaro de Beaumarchais, Silvia du Jeu de l'amour et du hasard de Marivaux, Kitty Bell dans Chatterton de Vigny. Elle évolue vers les grandes coquettes classiques et modernes : Célimène du Misanthrope, Marthe Blondel dans La Jalousie de Guitry, Clotilde de La Parisienne d'Henry Becque, tout en interprétant avec finesse les rôles plus marqués de Natacha dans Un mois à la campagne de Tourgueniev et d'Elena Andreevna dans Oncle Vania de Tchekhov, la Comtesse du Joueur de Renard et la Baronne d'Il ne faut jurer de rien de Musset, comme la capricieuse Lady Teazle de L’École de la médisance de Sheridan. Elle aborde aussi les rôles qu'elle qualifie elle-même joliment « d'éternelles jeunes filles aberrantes » : Bélise des Femmes savantes, Madame Champbaudet (La Station Champbaudet de Labiche), Léontine du Triomphe de l'amour et Mademoiselle Habert de La Commère de Marivaux, rôles qu'elle dessine avec une pénétration à la fois comique et touchante.
Irrésistible dans Maggy Soldignac du Dindon de Feydeau, elle interprète, dans ce répertoire, Olympe Ferraillon (La Puce à l’oreille) et, chez Labiche, Madame Pomadour (29° à l'ombre), Madame Ratinois (La Poudre aux yeux) et Madame Perrichon (Le Voyage de Monsieur Perrichon). Elle est Madame Jourdain dans Le Bourgeois gentilhomme, Marceline du Mariage de Figaro, Hermia des Caprices de Marianne, autant de rôles différents qui lui font appréhender les rôles de « mères » et de « duègnes », auxquels on peut aussi apparenter la vieille joueuse de Monsieur Le Troubadec saisi par la débauche de Jules Romains ou les caricatures représentées dans L'Œuf de Félicien Marceau. Elle incarne avec autorité Madame Amelin (Les Acteurs de bonne foi) et Madame Argante (Les Fausses Confidences), fait une étonnante composition de Madame Pace dans Six Personnages en quête d'auteur de Pirandello, est avec poésie la Caissière de Cantique des cantiques de Giraudoux et crée une comtesse baroque dans Messe pour un sacre viennois de Bernard Da Costa, au Petit-Odéon.

Au cinéma, elle est très jeune la partenaire de Pierre Blanchar dans Le Bossu, de Pierre Fresnay dans Monsieur Vincent.
Elle tourne avec Chabrol, Verneuil, Oury... et participe à de nombreux feuilletons et téléfilms. Elle a donné également des conférences sur le métier de comédien et sur les comédiens de jadis.