S velkou pravděpodobností nejstarší zobrazení sv. Ludmily se nachází na Svatojiřském plenáři (1303, Obrazárna královské kanonie premonstrátů na Strahově), který objednala svatojiřská abatyše Kunhuta Přemyslovna. Na miniatuře v relikviáři adorují Nejsvětější Trojici sv. Ludmila a ctihodná Mlada.

Nejstarší kostel, o kterém spolehlivě víme, že byl zasvěcený sv. Ludmile, stál na Tetíně. Zmíněn je poprvé v listině Přemysla Otakara II. z 26. ledna 1266.

K rozvoji kultu sv. Ludmily i svatoludmilské ikonografie dochází za vlády dynastie Lucemburků. Pražský biskup Jan IV. z Dražic v roce 1340 nedaleko svého rodového sídla v Dražicích založil kostel zasvěcený sv. Ludmile (dnes zasvěcený sv. Martinu). Kolem roku 1340 dal zhotovit pro svatojiřský klášter relikviářovou schránu na lebku sv. Ludmily (Svatovítský poklad).

Největší rozmach úcty

K největšímu rozmachu úcty ke sv. Ludmile a sv. Václavu, a tedy i jejich zobrazování, došlo za vlády Karla IV. Rozhodl se zvelebit místa jejich pohřbení výstavbou nádherné svatováclavské kaple s náhrobkem světce a kamennou tumbou s postavou sv. Ludmily v bazilice sv. Jiří. Svatá Ludmila se stává v té době dynastickou světicí, nerozlučnou členkou sboru českých zemských patronů, jak je to patrné na mnohých dílech spojených s katedrálou sv. Víta, Václava a Vojtěcha, v rukopisech Karlovy doby, v deskové i nástěnné malbě.

V průběhu husitských válek svatoludmilská úcta ustupuje do pozadí, ale ve druhé polovině 15. století se šíří mezi utrakvisty, kteří věřili, že Ludmila, stejně jako další tradiční čeští zemští patroni, přijímala podobojí způsobou. Zobrazení světice nalezneme na malovaných křídlech utrakvistických oltářů např. v Libiši (kostel sv. Jakuba, kol. 1500) či ve Štětí (Mistr Slavětínského oltáře – dílna, kol. 1530). Ludmila bývá na středověkých vyobrazeních oblečena do dlouhého roucha, hlavu má zahalenou a někdy na ní spočívá knížecí koruna; okolo krku má ovázaný šál (někdy i provaz).

V období baroka se kult sv. Ludmily přesouvá z pražského centra především do míst spojených s jejím narozením (Mělník) a umučením (Tetín). K obnovenému kultu světice také velmi přispěla legendická historie staroboleslavského Paladia, podle níž měla sv. Ludmila obdržet Paladium od sv. Metoděje při křtu. Nejfrekventovanějšími náměty ze života sv. Ludmily se v období baroka stávají křest světice od sv. Metoděje (např. František Maxmilián Schieffer, obraz na hlavním oltáři v kapli mělnického zámku, 1696), sv. Ludmila vyučuje sv. Václava (např. Matyáš Bernard Braun, sousoší na Karlově mostě, kol. 1730) a martyrium sv. Ludmily. (Tobias Pock, oltářní obraz, 1653–1655, kapucínský kostel sv. Ludmily v Litoměřicích).

Pravou podobu sv. Ludmily (tzv. vera effigies) vlastnila na Litomyšli paní Frebonie z Pernštejna a vyobrazení je dnes známé pouze z rytin. Patrně šlo o obraz středověkého původu. Barokní reprezentativní vyobrazení sv. Ludmily vyhotovil Karel Škréta. Dlouho bylo nezvěstné, ale obraz byl nedávno objeven v klášteře františkánů u Panny Marie Sněžné v Praze. Ludmila je vyobrazena jako starší žena v prostém rouchu, s knížecí korunou na hlavě a šálem kolem krku.

Sv. Ludmila v katedrále

V 19. století se kult českých zemských patronů „slovanského“ původu velmi rozšířil. Projevilo se to zejména v zasvěceních kostelů v nových částech Prahy. Na Vinohradech, povýšených roku 1879 na město, to byl novogotický kostel sv. Ludmily. Četná vyobrazení sv. Ludmily v umění 19. století známe z tvorby malířů Josefa Berglera, Františka Tkadlíka, Josefa Mánese, Josefa Vojtěcha Hellicha, Gabriela Maxe a Mikoláše Alše; sochařů Josefa a Emanuela Maxe. Ve 20. století sv. Ludmilu zobrazili malíři a sochaři pracující především na výzdobě Svatovítské katedrály (Josef Václav Myslbek, Karel Pokorný, Jaroslav Horejc, Alfons Mucha či Max Švabinský).

Bezesporu nejznámějším vyobrazením sv. Ludmily v umění 20. století je Myslbekova socha sv. Ludmily, která je součástí sousoší sv. Václava na Václavském náměstí. Myslbek zobrazil sv. Ludmilu jako kněžnu – mučednici, s knížecí korunou na hlavě, se šálem kolem krku a také jako učitelku sv. Václava s knihou v ruce. Z dochovaných skic víme, že sochař dlouho hledal optimální podobu sv. Ludmily.

Sv. Ludmila je ctěna i v prostředí ortodoxních církví. Zobrazována je na ikonách jako žena středního věku se zahalenou hlavou ozdobenou korunou či diadémem, v ruce drží pravoslavný kříž.