Hildegard Klein wurde am 22.April 1922 in Lauben bei Memmingen im Allgäu geboren. Sie ist die Enkelin von Missionar Fritz Schad. 1939 schloss sie die Schule mit der Mittleren Reife ab und wurde zum Kriegsdienst beim Roten Kreuz verpflichtet, wo sie auch zur medizinisch-technischen Assistentin ausgebildet wurde; anschließend arbeitete sie in verschiedenen Lazaretten in Bayreuth und Meersburg.

Bereits 1946 beantragte Hildegard Klein bei der Leipziger Missions-Gesellschaft die Tätigkeit im Missionsdienst. Von 1948 bis 1950 wurde sie am Frauenseminar der Basler Mission in Korntal bei Stuttgart ausgebildet und auf die Ausreise nach Indien vorbereitet, arbeitete anschließend zehn Monate in England und war später im im Elisabethenstift Darmstadt tätig, wo sie 1953 als Diakonisse aufgenommen wird.

Missionsdirektor Carl Ihmels ordnete Hildegard Klein am 28. März 1954 in Nürnberg für ihren Dienst in Indien ab, wo sie nach einer Schiffspassage ab Genua am 20. Mai 1954 ankommt. In Indien arbeitete sie im Dienst der Tamilisch Evangelisch-Lutherischen Kirche. Hildegard Klein begann in Mayuram (heute Mayiladuthurai), wo sie auch die tamilische Sprache erlernte. Ab 1956 war sie in Madras (heute Chennai) als Leiterin einer Höheren Mädchenschule tätig, später in Mayuram und Pandur. Im Mai 1961 wurden eine Schule und ein Schülerheim für Mädchen in Porayar bei Tranquebar ihr Hauptarbeitsfeld.

Über 30 Jahre war Hildegard Klein in der Tamilischen Evangelisch-Lutherischen Kirche tätig, bis zu ihrem Ruhestand 1987, den sie auf Bitten der Kirche um ein Jahr verschob. Nach ihrer Rückkehr 1988 lebte sie im Mutterhaus ihrer Diakonissen-Gemeinschaft Elisabethenstift in Darmstadt.

Noch im hohen Alter von 83 Jahren flog Hildegard Klein nach der Tsunami-Katastrophe im Januar 2005 nach Tranquebar (heute Tharangambadi), um dort zu helfen. 2007 zog sie nach Neuendettelsau um.

Schwester Hildegard Klein verstarb am 29. Juni 2020 in Neuendettelsau.