Инна Ивановна Ульянова появилась на свет 30 июня 1934 года в Горловке, Украина, в семье Ивана Александровича, министра угольной промышленности, и Анны Николаевны, инженера-строителя. Вскоре после рождения дочери семья перебралась в Москву, где обосновалась в престижном жилом доме, в котором также проживало большое количество знаменитостей причастных к кинопроизводству, общаясь с ними, Инна с ранних лет возымела мечту стать актрисой. Наперекор воле родителей, Ульянова стала студенткой Театрального института имени Бориса Щукина. Получив образование, Инна стала членом команды одного из театров Санкт-Петербурга, а вскоре, возвратившись в столицу, выходила на сцены Московского театра драмы и комедии на Таганке, Театра дамы и комедии под руководством Николая Губенко и многих других. Ее можно было увидеть в таких постановках, как «Мы тоже не ангелы», «Тень», «Добрый человек из Сезуана», «А зори здесь тихие», «На дне», «Обмен».
На большом экране Ульянова дебютировала в 1970 году в драме о выпускниках советской школы «Переступи порог». За ней последовала работа в мелодраме «Записки Пиквикского клуба», военной драме «Бархатный сезон», драме «Иванов, Петров, Сидоров», драме «Опасный возраст», мюзикле «Перикола», мелодраме «Где находится нофелет?», комедии «Осторожно – Василек!», мелодраме «В городе Сочи темные ночи».
В последние годы Инна появилась в музыкальной драме «Воспитание жестокости у женщин и собак», комедии «Наш американский Боря», военной драме «Утомленные солнцем», комедии «Мсье Робина». Кроме того, Ульянова принимала участие в съемках таких многосерийных картин, как «Семнадцать мгновений весны», «Сыщик с плохим характером».
В девяностые годы, когда с актерскую работу было непросто найти, Инна активно появлялась на телевидении, снималась в рекламных роликах, появлялась в нескольких выпусках детского киножурнала «Ералаш», вела передачи «Дело хозяйское», «На здоровье».
Несмотря на профессиональную состоятельность, Ульянов не везло в личной жизни, она была в официальном браке лишь раз – за актером Борисом Голдаевым, но прожили они вместе всего пару лет.
В конце своей жизни актриса была очень одинока, практически ни с кем не общалась, увлеклась алкоголем, а позже получила действительно серьезные психологические проблемы. Инна Ивановна скончалась в своей квартире от цирроза печени 9 июля 2005 года.