বিজয়া রায়ের জন্ম অক্টোবর ১৯১৭, পটনায়। পিতা বিখ্যাত ব্যারিস্টার চারুচন্দ্র দাশ, মা মাধুরী দেবী দেশবন্ধু চিত্তরঞ্জনের সহধর্মিণী বাসন্তী দেবীর বোন। ১৯৩১-এ বাবার মৃত্যুর পর কলকাতায় কাকার একান্নবর্তী পরিবারে মানুষ, পিসিমা সাহানা দেবীর কাছে সংগীতশিক্ষা, জ্যাঠামশাই অতুলপ্রসাদ সেনের গান ছাড়াও রবীন্দ্রসংগীত, ক্লাসিকাল, সেমি-ক্লাসিকাল ইত্যাদি গানে পারদর্শী ছিলেন। নারী শিক্ষা প্রতিষ্ঠান থেকে ম্যাট্রিক এবং আশুতোষ কলেজ থেকে ইন্টারমিডিয়েট ও ইংরেজি অনার্স নিয়ে বি.এ পাশ করেন। কমলা গার্লস ও বেথুন স্কুলে শিক্ষকতা। এই পর্বে রবীন্দ্রনাথের 'শেষরক্ষা' চলচ্চিত্রে অভিনয়। পরে চাকরি ছেড়ে মুম্বইয়ে চলে যান। সেখানে ‘রজনী’, ‘মশাল' চলচ্চিত্রে অভিনয়। তাঁর কণ্ঠে রবীন্দ্রনাথ ও হিমাংশু দত্তের গানের রেকর্ড জনপ্রিয় হয়। ১৯৪৮-এ সত্যজিৎ রায়ের সঙ্গে রেজিস্ট্রিমতে এবং ১৯৪৯-এ সত্যজিতের মা সুপ্রভা দেবীর উদ্যোগে ব্রাহ্মমতে আনুষ্ঠানিক বিবাহ। মাদার টেরিজার ‘নির্মল হৃদয়’-এ চার বছর সেবামূলক স্বেচ্ছাব্রতে তিনি কাজ করেছেন। চলচ্চিত্র নির্মাণে এবং দেশে-বিদেশে চলচ্চিত্র উৎসবে সত্যজিৎ রায়ের সর্বক্ষণের সঙ্গী।