Lise eğitimine Balıkesir Lisesi'nde başladı. Daha sonra Kandilli Kız Lisesi'nden mezun oldu. Daha sonra İstanbul Belediye Konservatuvarı'nda tiyatro bölümünü ve Devlet Güzel Sanatlar Akademisi resim bölümünden mezun oldu. Bu sırada akademideki arkadaşları ile birlikte "Akademi Tiyatrosu" adıyla bir tiyatro grubu kurdu ve oyunlar hazırladı. Bu sırada gelen bir teklifle 1957 yılında ilk sinema filmi Kamelyalı Kadın'da başrol oynadı. Aynı yıl içinde Küçük Sahne'de Münir Özkul ve Uğur Başaran ile "Sevgili Gölge" adlı oyunla ilk profesyonel oyununu oynadı.

Üç sezon Küçük Sahne'de tiyatrolarda rol aldıktan sonra bu tiyaronun dağılması ile Oda Tiyatrosu'nda Müfit Ofluoğlu ile Sabahattin Kudret Aksal'ın "Tersine Dönen Şemsiye" sini sahneledi. Daha sonra Kent Oyuncuları ile Güner Sümer'in "Yarın Cumartesi"'nde oynadı. Kenterler ile de "Baharın Sesi", "Nalınlar" ve "Aptal Kız"'da sahne aldı. Bir süre sonra oğlu Kerem'in doğması ile tiyatroya ara verdi. 1960'ların ortasında sinema filmleri ile sanat yaşantısına geri döndü ve 300'e yakın filmde rol aldı. 1970'lerin sonlarına kadar sürekli filmlerde başrollerde oynayan İlhan sonra sinemadan koptu ve moda çizimleri yapmaya yoğunlaştı.

Çolpan İlhan, şair Attilâ İlhan'ın kızkardeşi, sinema sanatçısı Sadri Alışık'ın eşi ve oyuncu Kerem Alışık'ın annesidir. Kültür Bakanlığı tarafından 1998 yılında Devlet Sanatçısı unvanı verilen oyuncu, Sadri Alışık Kültür Merkezi'nin kurucusudur. 25 Temmuz 2014'te geçirdiği kalp krizi sonucu vefat etti. Cenazesi Zincirlikuyu Mezarlığında eşi Sadri Alışık'ın yanına defnedilmiştir.