Hugonnay Vilma 1847. szeptember 30-án született Nagytétényben egy grófi család ötödik gyermekeként. A szeretet hiányát korán megtapasztalta, mert tüdőbeteg édesanyja gyermekeit - a fertőzés veszélyétől tartva - naponta csak néhány percig láthatta. Vilmát házitanító oktatta, majd egy leánynevelő iskolába került, és 18 évesen férjhez ment a nála húsz évvel idősebb Szilassy György földbirtokoshoz.

Rövid ideig Vasadon éltek, majd Pándra költöztek, ahol az ifjú feleség sokszor töltötte napjait magányosan. Unalmát enyhítendő szépirodalom helyett orvosi könyveket tanulmányozott, és gyógyította a körülötte élőket. Egy újsághirdetésből tudta meg, hogy a zürichi egyetem orvosi fakultásán nőket is képeznek, s külföldieket is felvesznek. Vilma rögvest beadta jelentkezését, tanulmányainak költségét - mivel férje vagyonuknak már nyakára hágott - ékszerei eladásából teremtette elő.

Svájcban szűkös körülmények közt élt, nevéből ekkor hagyta el a nemesi y végződést. Diplomáját 1879-ben szerezte meg, a gyakorlatok során ügyes sebésznek bizonyuló asszonynak még állást is ajánlottak. Ő mégis hazatért, mert itthon akart gyógyítani - egy ideig azonban nem tehette. Diplomáját a magyar jogszabályokra hivatkozva nem fogadták el, így Hugonnai Vilma csak szülésznőként tevékenykedhetett; az otthonában nyitott rendelő kapuján a felirat mutatta: gróf Hugonnai Vilma okleveles bába.

Házassága megromlott, válása után másodszor az eozin-mázat felfedező vegyész, akadémikus, műegyetemi tanár Wartha Vincéhez ment feleségül. Férje kérésére felhagyott a szülésznői gyakorlattal, és az elméleti kérdések felé fordult. Nemcsak orvosi tárgyú írásai jelentek meg, hanem a nők egyenjogúságának témájában is publikált. Ismeretterjesztő előadásokat tartott, egyik alapítója volt az Országos Nőképző Egyesületnek, ahol ingyen oktatott egészségtant, gyermekgondozást, betegápolást, egy ideig az ő vezetése alatt működött a magyar bábák egyesülete.

Miután Magyarországon 1895-ben rendelet jelent meg arról, hogy nők is jelentkezhetnek egyetemi képzésre, Hugonnai Vilma férje biztatására ismét diplomája elismerésére folyamodott. Néhány vizsgát követően 1897. május 14-én, ötvenévesen az első magyar női orvossá avatták. Most már élhetett orvosi hivatásának, elsősorban nőket és szegényeket gyógyított, sokaktól honoráriumot sem fogadott el. Magánélete azonban tragikusan alakult: előbb egyik lányát vesztette el, majd férje is meghalt.

Hugonnai Vilma több nőknek szánt felvilágosító művet írt. Előbb A nőmozgalom Magyarországon című tanulmányát publikálta, majd 1907-ben megjelent A nő mint háziorvos című munkája. A mű egy német könyv fordításán alapul, de saját gyakorlatának ismereteivel egészítette ki, elsősorban a női és gyermekbetegségek témájában, és az kora egészségápolási kézikönyvének számított.

Az első magyar orvosnő gyógyító hivatásától élete végéig nem szakadt el. Amikor kitört az első világháború, hatvanhét évesen elvégzett egy hadisebészeti tanfolyamot, részt vett a sebesültek ellátásában, és orvosnőket szervezett a vöröskeresztes hadikórházakban végzendő betegellátásra. Orvosi munkáját 1915-ben kitüntetéssel ismerték el.

Utolsó évei magányosan teltek. Hugonnai Vilma 1922. március 25-én halt meg Budapesten szívszélhűdés következtében, hamvai a Kerepesi úti Nemzeti Pantheonban nyugszanak. Halálakor több száz orvosnő gyógyított Magyarországon.