Gimusi Petrograde, Ustvolskaja 1937–1939 m. studijavo kolegijoje prie Leningrado konservatorijos (vėliau pervadinta į Rimskio-Korsakovo konservatoriją). 1947–1977 m. dėstė kompoziciją šioje kolegijoje. 1939 m. ji buvo vienintelė studentė Dmitrijaus Šostakovičiaus kompozicijos klasėje konservatorijoje. Jos kompozicijos mokytojas pasakė apie ją:
„Esu įsitikinęs, kad G. I. Ustvolskajos muzika sulauks pasaulinės šlovės ir bus vertinama visų, kurie tiesą laiko esminiu muzikos elementu.
Šostakovičius atsiuntė Ustvolskajai kai kuriuos dar nebaigtus savo kūrinius, labai vertindamas jos komentarus. Kai kuriuose iš šių kūrinių yra citatos iš jo mokinio kūrinių; Pavyzdžiui, penktajame styginių kvartete ir Mikelandželo siuitoje (nr. 9) jis panaudojo antrąją jos klarneto trio finalo temą.
Ustvolskaja buvo Šostakovičiaus mokinė nuo 1939 iki 1941 m. ir nuo 1947 iki 1948 m., tačiau nuo šeštojo dešimtmečio jos kūriniai išlaiko mažai įtakos jo stiliui. Iki 1961 m. nebuvo atliktas joks tikras jos darbas, išskyrus patriotinius kūrinius, parašytus oficialiam vartojimui. Septintojo dešimtmečio vidurys išaugo tolerancija modernistinei muzikai, o susidomėjimas Ustvolskaja išaugo – septintajame dešimtmetyje jos muzikos vakarus surengė Leningrado kompozitorių sąjunga, sulaukusi didelio klausytojų ir kritikų įvertinimo. Platus pripažinimas sulaukė po to, kai jos muzika buvo atlikta keliuose 1989 m. Holland festivalio koncertuose.
