Die Tochter einer angesehenen jüdischen Bankiersfamilie wurde anfangs von Privatlehrern erzogen. Entgegen dem Wunsch der Mutter, sie früh zu verheiraten, besuchte sie, um auf eigenen Füßen stehen zu können, 1912 bis 1914 die von Alice Salomon (1872–1948) gegründete „Soziale Frauenschule“ in Berlin. Durch ihre Bekanntschaft mit dem Mannheimer Reichstagsabgeordneten Ludwig Frank († 1914) kam sie zur Arbeiterbewegung und trat 1914 der SPD bei. Ab 1916 arbeitete sie in der Berliner Kriegswohlfahrtspflege. Als nach Ende des Ersten Weltkrieges von Marie Juchacz (1879–1956) und Elfriede Ryneck (1872–1951) die Arbeiterwohlfahrt aufgebaut wurde, kam Hedwig Wachenheim 1919 in den Vorstand des Hauptausschusses. 1926 bis 1933 war sie Chefredakteurin der Zeitschrift „Arbeiterwohlfahrt“. 1928 wurde zur Ausbildung von Fürsorgern und Fürsorgerinnen unter ihrer Leitung in Berlin eine Wohlfahrtsschule der Arbeiterwohlfahrt eingerichtet. Im selben Jahr wurde sie in den preußischen Landtag gewählt, dem sie bis 1933 angehörte. Nach der Machtergreifung durch die Nationalsozialisten verließ Hedwig Wachenheim Deutschland. Sie emigrierte 1933 nach Frankreich und gelangte 1935 über England in die USA. Dort engagierte sie sich in der Exilorganisation deutscher Sozialdemokraten und half von den Nationalsozialisten Verfolgten bei der Einreise in die USA. Nach ihrer Rückkehr nach Deutschland 1945 bemühte sie sich um den Wiederaufbau der Arbeiterwohlfahrt. 1955 erhielt sie von der California-Universität in Berkeley einen Forschungsauftrag zur Geschichte der deutschen Arbeiterbewegung, es entstand ihr wissenschaftliches Werk „Die Deutsche Arbeiterbewegung 1844–1914“. Ihre Erinnerungen „Vom Großbürgertum zur Sozialdemokratie. Memoiren einer Reformistin“ wurden 1973, vier Jahre nach ihrem Tod, veröffentlicht.