Сибилла Шмиц родилась 2 декабря 1909 в Дюрене в семье кондитера. Воспитывается в монастырской школе. Посещает актерскую школу в Кельне. В 1927 дебютирует на сцене Немецкого театра в Берлине. В 1930 актриса Гессенского земельного театра в Дармштадте. В 1931 возвращается в Берлин.
В 1928 дебютирует в кино в фильме социал-демократической партии Германии (СДПГ) «Свободный путь» о тяжелой жизни женщины, которая умирает на рабочем месте во время родов. Известность приносит ей участие в фильме Карла Теодора Дрейера «Вампир» (Vampir, 1932). В фильмах «Ф.П.1 не отвечает» (F.P.I. antwortet nicht, 1932), «Прощальный вальс» (Abschiedswalzer, 1934), «Идеальный муж» (Ein idealer Gatte, 1935, по пьесе Оскара Уайльда) окончательно формируется ее образ элегантной загадочной женщины немецкого кино.
В Советском Союзе в качестве трофеев демонстрировались следующие фильмы с ее участием: в 1949 «Титаник» (Titanic, 1943) под названием «Гибель Титаника» и в 1955 «Женщина без прошлого» (Die Frau ohne Vergangenheit, 1939).
В 1940 году выходит замуж за сценариста Гаральда Г. Петерссона и живет с ним в австрийской деревне. Их брак длился в течение пяти лет.
После Второй мировой войны Сибилла Шмиц редко снимается в кино, которое ориентировано на легкость и оптимизм и не испытывает нужды в ее ауре загадочной чужеродности. Она становится наркоманкой и 13 апреля 1955 в Мюнхене кончает жизнь самоубийством.
В 1956 состоялся судебный процесс против ее врача. В 1982, основываясь на некоторых обстоятельствах последних лет жизни актрисы, Райнер Вернер Фассбиндер снял фильм «Тоска Вероники Фосс».