Светлана Ходченкова родилась 21 января 1983 года в Москве. Долгое время жила с матерью в городе Железнодорожном (ныне — район города Балашиха). В 16 лет недолго работала в модельном агентстве. Дебютировала в кино в 20 лет — в фильме Станислава Говорухина «Благословите женщину» (2003), где Ходченкова исполняла роль Веры, супруги командира-красноармейца. За этот фильм была номинирована на кинопремию «Ника» за лучшую женскую роль. Продолжила карьеру ролью ясновидящей Кассандры в историческом телесериале «Талисман любви» (2005).
В 2005 году Ходченкова окончила Театральный институт имени Бориса Щукина, курс Михаила Борисова. В том же году снялась в ещё одном фильме Говорухина — «Не хлебом единым» в роли Надежды Дроздовой. В 2007 году Ходченкова снялась в фильме режиссёра Павла Санаева «Нулевой километр». В 2009—2013 годах сотрудничала с режиссёром Марюсом Вайсбергом, который снял её в трилогии «Любовь в большом городе» вместе с Верой Брежневой и Анастасией Задорожной.
В 2011 году состоялся голливудский дебют актрисы в фильме «Шпион, выйди вон!». Затем снялась в другой американской картине «Росомаха: Бессмертный», где сыграла роль Гадюки.
Играла в фильмах «Василиса», «Чемпионы», «Кровавая леди Батори».
29 декабря 2016 года вышел исторический фильм «Викинг», где Ходченкова сыграла одну из главных ролей.
В 2019 году награждена премией «Золотой орёл» за лучшую женскую роль второго плана за роль в фильме «Довлатов». Член Союза кинематографистов России.
В мае 2021 года Netflix анонсировал запуск первого оригинального драматического российского сериала «АННА К» совместно с 1-2-3 Production — современную интерпретацию романа Л. Н. Толстого — с Ходченковой в главной роли.
