1915年，17岁时考入广州市妇孺产科学校。

1919年在广州参加五四爱国运动。

1923年加入中国社会主义青年团。

1924年春加入中国共产党，成为广东省第一个女党员。第一次国共合作期间，高恬波任国民党中央妇女部干事，成为妇女部长何香凝的得力助手。1924年7月，高恬波参加彭湃主持的广州第一届农民运动讲习所。学习结束后，她担任农民运动特派员，奔走于广东花县、顺德、中山、潮梅等地农村，撒播革命火种，开展农民运动。

1925年冬，为配合国民革命军北伐，何香凝、邓颖超等人发起组织“军人家属妇女救护员传习所”，培训北伐救护人员，高恬波亲自到该所讲授包扎技术。

1926年，国民革命军开始北伐，高恬波担任北伐军妇女救护队队长，带领女救护队员，随军北伐，辗转湘、鄂、赣三省之间。1926年8月，北伐军进攻汀泗桥的战斗中，她带队冒着枪林弹雨，奋不顾身地抢救伤员，在中弹负伤的情况下，顽强地将伤员救下火线，被官兵们称赞为救护队的“女将军”。她还积极做好宣传工作，给士兵们讲革命道理，动员民众参加革命。

大革命失败后，高恬波按照党的要求转移到农村坚持革命。1927年12月，广州起义爆发，她回到广州，组织领导妇女救护伤员。

广州起义失败后，她被党派到江西省委，除做妇女工作外，还兼任秘密交通、会计、庶务等工作，来往于南昌、赣州等地。

1929年12月，由于叛徒出卖，高恬波不幸被反动派逮捕。敌人对她威逼利诱，逼她投降，说出党的秘密。高恬波始终横眉冷对、坚贞不屈。敌人最后问她：“难道你就不怕死吗？”她大义凛然地回答：“到了你们手里，就没想要活着出去！”同月，这位铁骨铮铮的共产党员，英勇就义，牺牲时31岁。