曾名吴玉蕴、吴宜静、丽素秋。女，山东蓬莱人。
自幼喜爱京剧，在家从陈盛荪学青衣、花旦戏，随赵盛璧学武生戏。7岁登台演出。1932年9岁入中华戏曲专科学校，在校从李凌枫、魏莲芳、何佩华、赵桐珊学戏，后因嗓哑而退学 。
后拜尚小云、荀慧生为师。13岁挑班演出，与名家同台。1939年与金少山合作演出《霸王别姬》得观众称赞 。
吴素秋扮相秀丽，基本功扎实；嗓音甜润，行腔动听；表演真实细腻。她博采众长，善于创新，以其精湛的技艺，努力塑造人物，形成了自己的演出风格 。
她戏路宽能戏多，不仅演出花旦、青衣戏，刀马旦戏也有光彩，还常串演小生 。
演出剧目有《孔雀东南飞》、《二进宫》、《四郎探母》、《霍小玉》、《红娘》、《奇双会》、《虹霓关》、《小放牛》、《棒打薄情郎》、《拾玉镯》、《红鬃烈马》、《玉堂春》、《大英杰烈》、《十三妹》、《金山寺、断桥》等 。
1939年在上海时，一出《孔雀东南飞》轰动上海剧坛。1943年，她演出的《十三妹》拍成了电影。这一时期她经常演出于京、津、沪、宁、汉、山东及东北一带，获得了很好的声誉。后一度离开舞台居住于青岛 。
50年代初，吴素秋重返舞台，在北京组织人民京剧团。1952年参加第一届全国戏曲观摩演出大会，演出《玉堂春》，获演员一等奖。同年参加北京市京剧四团任团长 。
先后排演了新编剧目《节烈千秋》、《伊帕尔罕》、《春香传》、《张羽煮海》、《武松与潘金莲》、《团圆之后》、《辞郎州》、《司棋》、《武则天》、《杨娥传》、《人面桃花》、《杨乃武与小白菜》、《宝莲灯》、《柜中缘》等 。
她在《宝莲灯》一剧中同时扮演三圣母和沉香两个角色，充分显示了她的艺术才华。《柜中缘》一剧1954年参加了北京市戏曲观摩演出大会，获表演一等奖和导演一等奖 。
1960年，吴素秋调任辽宁京剧院院长，1962年调回北京，与尚小云剧团联合演出。1964年任新燕京剧团副团长，参加演出了现代戏《南海长城》、《六号门》、《红嫂》等 。
1978年参加北京京剧院二团，恢复上演了《苏小妹》、《柜中缘》、《红娘》、《拾玉镯》、《十三妹》等。并排演了新编古代戏《溜须老店》，重排演出了现代戏《南海长城》、《六号门》和《红嫂》 。
80年代以后，吴素秋一方面总结自己的表演经验，一方面致力于教学工作 。