Sevim Çağlayan, 9 Haziran 1930 tarihinde Konya’da dünyaya gelmiştir. Babasının tayin edilmesi nedeniyle ailecek Konya'dan Giresun'a ve daha sonra da Ankara'ya taşındılar. Ailesi onu zengin ve orta yaşlı bir avukat olan Namık Ambarcıoğlu ile evlendirmek için henüz on iki yaşındayken sanatçının yaşını dört yaş büyütmüş ve evliliğin yasal olmasını sağlamıştır. Dört sene süren evlilikten sonra Çağlayan, Doktor İlhan Bumin ile evlenmiştir. Eşindeki sanatsal yeteneği fark eden Bumin, Çağlayan'a Mithat Fehmen'den şan ve piyano dersleri aldırmaya başlamıştır. Çağlayan, bir süre sonra İlhan Bumin ile boşanmış ve Ankara Radyosu sınavlarına girerek kazanmıştır. İki yıl boyunca kadro bekleyen Sevim Çağlayan'ın adı yavaş yavaş radyolarda duyulmaya başlamıştır. 1958 yılında popülerliği çok ileriyken, milli basketbolcu Yılmaz Gündüz ile evlenmiştir. Yılmaz Gündüz eşini sahneye çıkması yönünde destekleyince, Çağlayan radyodan ayrılarak İstanbul'daki Kazablanka Gazinosu ile anlaşıp çalışmaya başlamıştır. Bir süre sonra Yeşilçam'ın da ilgisini çeken Çağlayan, Ahmet Mekin ve eşi Yılmaz Gündüz ile beraber "Sokaktan Gelen Kadın" filmini çekmiş ve sinemaya adım atmıştır. Bir süre sonra Yılmaz Gündüz'den ayrılan Çağlayan, dokuz ay da müzisyen Cengiz Coşkuner ile evli kalmıştır. Sanatçının iki erkek çocuğu vardır. 1960-1965 yılları arasında çocuklarını Almanya'da okutmak üzere gitmiş ve burada da sahne almayı sürdürmüştür. 18 Ocak 2000 tarihinde hayatını kaybetmiştir.