В детстве мальчик несколько лет был прикован к постели из-за тяжелой болезни. Вылечившись, он успешно окончил среднюю школу.
В 1956 году окончил Ташкентский архитектурный институт, в 1962 году — Ташкентский театрально-художественный институт имени А.Н. Островского, в 1966 году — Высшие курсы сценаристов и режиссеров ВГИК.
Работал художником в Ташкентском драматическом театре имени Хамзы, главным художником киностудии «Таджикфильм», Одесской киностудии.
В 1966-1990 годах — режиссер-постановщик Одесской киностудии, художественный руководитель студии телевизионного фильма «Зигзаг» (1980).
В 1966 году сразу же после выпуска Высших курсов сценаристов и режиссеров Юнгвальд-Хилькевич снял фантастическую комедию «Формула радуги» на Одесской киностудии, которую в прокат не пропустила цензура — чиновникам не понравилась история физика и его рукотворной копии-робота.

Его следующая картина «Внимание, цунами!» (1969) стала первым отечественным фильмом-катастрофой в современном понимании жанра.
Следующей работой режиссера стал фильм о Гражданской войне «Опасные гастроли» с Владимиром Высоцким в главной роли. У режиссера была идея снять фильм о перевозке оружия в предреволюционную Россию, однако после очередного вызова к секретарю ЦК все пришлось переписывать и переснимать. Вся острота фильма, в итоге, потерялась, но, несмотря на это, «Опасные гастроли» обратили на себя внимание зрителей.
В 1971 году Юнгвальд-Хилькевич поставил военно-приключенческую картину по повести Василия Земляка «Дерзость» — историю об отважном советском разведчике, раскрывшем местонахождение восточной гитлеровской ставки. Фильм был отмечен дипломом кинофестиваля в Праге.


Затем он снял детский фильм «Петька в космосе» (1972) и телефильм по мотивам пьес Николая Погодина «Весна двадцать девятого» (1975). В 1976 году вышла в прокат музыкальная комедия-сказка по мотивам русских народных преданий «Туфли с золотыми пряжками».
Всесоюзную славу принес режиссеру трехсерийный телефильм «Д’Артаньян и три мушкетера» (1979), с Михаилом Боярским, Вениамином Смеховым, Игорем Старыгиным и Валентином Смирнитским в главных ролях.
В 1992 году Юнгвальд-Хилькевич экранизировал продолжение романа Дюма «Мушкетеры 20 лет спустя», где снимались все те же актеры, но повторить феноменальный успех первых «Мушкетеров» все же не удалось.


В 1993 году вышла завершающая часть трилогии о похождениях д’Артаньяна «Тайна королевы Анны или Мушкетеры тридцать лет спустя», литературной основой для которой послужил роман Александра Дюма «Виконт де Бражелон».
В 2009 году режиссер снял еще один «мушкетерский» фильм » Возвращение мушкетеров».
Роман Александра Дюма «Граф Монте-Кристо» лег в основу другого приключенческого фильма Георгия Юнгвальда-Хилькевича, «Узник замка Иф» (1988), с Виктором Авиловым в роли Эдмона Дантеса.
Также в числе лучших работ режиссера — музыкальная картина «Ах, водевиль, водевиль!» (1979), лирическая комедия «Двое под одним зонтом» (1983), экранизация рассказов Исаака Бабеля «Искусство жить в Одессе» (1989). В 2000-х годах он снял музыкальную комедию «Новогодний романс» (2003), мелодраму «С ног на голову» (2003) и «Адам и превращения Евы» (2005) — ремикс фильма-балета по мотивам австрийского фильма «Петер». В создании некоторых своих фильмов Георгий Юнгвальд-Хилькевич участвовал и как сценарист.

В 1997 году Юнгвальд-Хилькевич стал главным режиссером в Театре кошек у Юрия Куклачева. Как художник-постановщик оформил 80 спектаклей в театрах Одессы, Москвы, Ташкента, Вильнюса, Парижа.
В 1990 году режиссеру было присвоено звание Заслуженный деятель искусств РСФСР, в 1995 году — Заслуженный деятель искусств Украины.
11 ноября 2015 года Георгий Юнгвальд-Хилькевич скончался на 82-м году жизни в Боткинской больнице в Москве.

Георгий Юнгвальд-Хилькевич был женат третьим браком на Надире Мирзаевой, сыгравшей роль Гайде, наложницы графа Монте-Кристо. Первой его женой была Светлана Маркова, художник по костюмам на Одесской киностудии, второй — Татьяна Чернова, которая была его ассистентом на многих картинах, в том числе и на фильме «Д’Артаньян и три мушкетера».
У режиссера остались две дочери — Наталья и Нина.
Совместно с дочерью Натальей он написал автобиографическую книгу «За кадром».