Sinh trưởng trong một gia đình có truyền thống nghệ thuật, nên từ thuở nhỏ, Phạm Kim Hoàng đã sớm hòa mình vào đời sống nghệ thuật. Cô bắt đầu ca diễn trên sân khấu khi mới tròn 7 tuổi. Sau khi cha mẹ mất sớm, cô được nữ nghệ sĩ sân khấu tài danh Năm Phỉ nhận làm con nuôi, và dưới sự dìu dắt của người mẹ nuôi nổi tiếng, tài năng của bà ngày càng bộc lộ với những vai diễn đầy ấn tượng ở tuổi 15: Vai My Ê trong tuồng My Ê Vương Phi, Linh Sương trong Hai bông hoa rừng, Giai Nhân trong Giai nhân và Loạn tướng, Tô Thị trong Tô Thị vọng phu,…
Vào giữa những năm 1950, cùng với Kim Lan, Kim Hoàng được xem là Hoa khôi cải lương với sắc đẹp “nghiêng nước nghiêng thành” và giọng ca ngọt ngào, bi ai.
Từ năm 1956, Kim Hoàng liên tục có những chuyến xuất ngoại để mang nghệ thuật cải lương cùng giọng ca mượt mà, truyền cảm đi giới thiệu với bạn bè quốc tế ở Pháp, Philippines, Nhật Bản, Hong Kong, Malaysia, Lào… Giọng hát của cô đã vang vọng trên Đài truyền hình Nippon Television Tokyo và đài phát thanh Hong Kong – điều rất hiếm có đối với một nghệ sĩ Việt Nam thời bấy giờ.
Năm 1958, Kim Hoàng bắt đầu “lấn sân” sang lĩnh vực điện ảnh, với các vai diễn khá thành công trong các phim Phật Thích Ca đắc đạo và Tam Tạng xuất gia.
Giữa lúc nhan sắc và tài năng đều vào độ chín muồi, Kim Hoàng “đóng đinh” tên tuổi với vai Điêu Thuyền trong Phụng Nghi Đình, nhưng đó cũng là lúc cuộc hôn nhân của bà đổ vỡ. Nhưng cũng chính bước ngoặt này lại đưa bà gặp và kết bạn với Như Mai – vốn là một nữ VĐV bóng bàn khá nổi tiếng, nhưng cũng có giọng ca cải lương rất mùi. Từ tình bạn lớn ấy mà đoàn Kim Hoàng – Như Mai ra đời vào năm 1960. Trong gánh hát của chính mình, tài năng của Kim Hoàng không ngừng thăng hoa, với nhiều vai diễn lớn, tiêu biểu là vai Thu Hồng vở Quán gấm đầu làng của Hà Triều – Hoa Phượng.
Nhưng gánh hát ấy cũng chỉ tồn tại được chừng 2 năm. Sau khi đoàn Kim Hoàng – Như Mai giải tán vào giữa năm 1962, Kim Hoàng gia nhập đoàn Ánh Chiêu Dương của NS Năm Châu và được ông tiếp tục nâng bước trên con đường nghệ thuật. Những chuyến xuất ngoại lại liên tục đến, để giọng ca của Kim Hoàng chinh phục đông đảo khán giả nước ngoài khi cô tham gia chương trình văn nghệ Thế Vận Hội Đông Kinh năm 1964 tại Nhà Hát Lớn Tokyo, biểu diễn ca nhạc trong chương trình văn nghệ thể thao Á vận hội Kuala Lumpur với tấm Huy chương Bạc danh dự, tham dự chương trình ca nhạc tại Hội chợ ThatLuông – Vientiane (Lào)… Năm 1966, đôi bạn Như Mai – Kim Hoàng đã đoạt huy chương Vàng trong đại hội Nghệ sĩ Tân nhạc được tổ chức tại Sài Gòn với vũ điệu Sara.Odori (môn phái Nishizaki).
Sau năm 1968, Kim Hoàng giã từ sân khấu, chỉ đóng kịch truyền hình.
Năm 1975, bà sinh hoạt tại Phòng Nghệ thuật Sân Khấu, Hội Liên Hiệp Văn Học Nghệ Thuật và Hội Sân Khấu TPHCM, tích cực tham gia hoạt động ái hữu, vận động tài chính gây quỹ và trang bị Khu Dưỡng Lão nghệ sĩ, mở lớp truyền nghề cải lương cho thế hệ trẻ…
Cặp đôi Kim Hoàng – Như Mai đã có rất nhiều cống hiến cho sân khấu cải lương. Hơn nửa năm qua nữ nghệ sĩ Kim Hoàng bị bệnh nằm liệt và trở nặng hơn một tuần qua. Dù đã được các bác sĩ tận tình cứu chữa nhưng bà đã qua đời trong sự đau xót của người thân, bạn bè đồng nghiệp và nghệ sĩ nhiều thế hệ.
Tang lễ của nghệ sĩ Kim Hoàng được tổ chức tại nhà riêng: 2/91 đường Thiên Phước, phường 9, quận Tân Bình, TPHCM. Lễ động quan lúc 6 giờ ngày 28/6, sau đó an táng tại Nghĩa trang Nghệ sĩ Gò Vấp, TPHCM.