Желание стать актрисой привело её в Ленинградский государственный институт театра, музыки и кинематографии, который она окончила в 1986 году, тогда же её преподаватель, профессор Владимиров, пригласил её в труппу Театра имени Ленсовета. На его сцене она воплотила такие образы, как Малыш («Малыш и Карлсон»), Сана («Лицо»), Лучетта («Самодуры»), Джульетта Мазина («Ночи Карибии»), Вяземская («Собачье сердце»), Шен Де – Шой Да («Добрый человек из Сычуани»), Аннушка («На бойком месте») и многие другие.
Светлана Письмиченко, будучи очень яркой неординарной и энергичной актрисой, нередко принимает участие в постановках других театров. Она сотрудничает с Академическим театром Комедии, театром «Приют комедианта», «Белым театром», «Театром-Домом» и театром «Русская антреприза имени Андрея Миронова».
Первые роли в кино актриса сыграла в 1990 году, это были картины «Сон девственницы» и «Бакенбарды», но первую известность и признание кинокритиков ей принёс образ Фриды в первом их совместном с Алексеем Балабановым проекте «Замок», этот фильм вышел на экраны в 1994 году. Именно тогда на съёмочной площадке она познакомилась с такими популярными артистами, как Виктор Сухоруков, Сергей Бодров и Анвар Либабов.
Позднее режиссёр пригласил Светлану Письмиченко в ставшую культовой картину «Брат», где она сыграла водителя трамвая Свету. Именно эта роль сделала её известной на всю страну.
На этом работа с Алексеем Балабановым не закончилась. В 2008 году по сценарию Сергея Бодрова (который был написан по мотивам рассказов «Записки юного врача» и «Морфий» российского классика Михаила Булгакова) режиссёр начал снимать картину «Морфий», а роль Пелагеи Ивановны в ней отвёл Светлане.
Во многом благодаря Балабанову, открывшему Письмиченко для кинематографа, в последние годы её всё чаще приглашают и другие режиссёры. После выхода фильма «Брат» она снялась в таких картинах, как «Звёздная болезнь», «Яр», «Кружение в пределах кольцевой», принимала участие в создании сериалов «Улицы разбитых фонарей» (3 и 7 сезон), «Убойная сила – 5», «Старшеклассники».
