Das Studium der Rechte schloß sie mit dem 1. Staatsexamen das Referendariat 1962 mit dem 2. Staatsexamen ab. 1966 wurde sie an der Freien Universität Berlin mit einer Arbeit über Theorie und Wirklichkeit der GmbH zur Doktorin der Rechte promoviert . Die Habilitation erfolgte 1971 mit einer Arbeit über Das gesellschaftliche Handeln Denken und Wissen im . 1972 nahm Limbach einen Ruf auf eine für Zivilrecht an der Freien Universität an.
Nach dem Wahlsieg von Walter Momper 1989 wurde sie Senatorin für Justiz in Dieses Amt hatte sie bis 1994 inne als sie im März zunächst zur Vizepräsidentin des Bundesverfassungsgerichts berufen wurde und noch im gleichen als Nachfolgerin von Roman Herzog zur Präsidentin des Gerichts ernannt wurde.
An der Spitze des Bundesverfassungsgerichts stand bis zum Erreichen der Altersgrenze 2002. Seit 17. Januar 2002 ist sie Präsidentin des Goethe-Instituts .