Soininen tuli ylioppilaaksi Suonenjoen yhteislyseosta (1969). Hän opiskeli lääkäriksi Helsingin yliopistossa (LL 1975) ja teki tohtoriopintonsa Kuopion yliopistossa, josta hän valmistui lääketieteen tohtoriksi (LKT 1981).[1] Hänen englanninkielinen väitöskirjansa (1981) käsittelee vanhuuteen liittyvää dementiaa. Tutkimus on otsikoitu Senile dementia : a clinical, neurochemical and etiological study.[5] Neurologian erikoislääkärin pätevyyden hän sai 1983. Soininen on ollut Kuopion yliopiston dosentti vuodesta 1985–.[1]
Soininen työskenteli tohtoriksi valmistuttuaan Kuopion yliopiston luennoitsijana (1981–1987), neurologian apulaisprofessorina (1987–1988), Suomen Akatemian tutkijana (1988–1991 ja 1992–1995) ja vierailevana apulaisprofessorina YhdysvalloissaEtelä-Illinois’n yliopistossa (Southern Illinois University School of Medicine, Springfield, Illinois, 1988–1989). Hän on toiminut pitkään Kuopion yliopiston, sittemmin Itä-Suomen yliopiston neurologian professorina (1989–1990, 1995–1999 ja 2000–2017; sekä 2018–). Päätyönsä ohessa hän on ollut myös yliopiston Terveystieteiden tiedekunnan dekaani (2012–2017).[3]
Soininen on tutkimustyössään on keskittynyt muistisairauksiin. Aiheena on ollut dementia ja erityisesti Alzheimerin tauti: näiden sairauksien biomarkkerit, genetiikka, neurokuvantaminen, hoito ja ennaltaehkäisy.[1][3] Häntä on luonnehdittu kansainvälisesti arvostetuksi Alzheimerin taudin tutkimuksen uranuurtajaksi.[4] Aihepiiri on tärkeä, sillä pelkästään Suomessa oli jo vuonna 2009 noin 120 000 dementiapotilasta, ja heistä yli puolella on Alzheimerin tauti.[6] Soininen on erittäin tuottelias ja runsaasti viitattu tutkija, joka on yksin tai yhdessä työtoveriensa kanssa jaatinut yli 500 tieteellistä artikkelia tai muuta julkaisua.
Erkinjuntti, Timo; Remes, Anne; Rinne, Juha; Soininen, Hilkka (toimittajat): Muistisairaudet. (2. uudistettu painos; myös 1. painos 2010)) Helsinki: Duodecim, 2015. ISBN 978-951-656-486-2(suomeksi)
Soininen, Hilkka: Senile dementia : a clinical, neurochemical and etiological study. (Väitöskirja Kuopion yliopistoon; julkaistu sarjassa Series of reports / University of Kuopio. Department of Neurology, 0357-6043 ; no 3) Kuopio: Kuopion yliopisto (nyk. Itä-Suomen yliopisto), 1981. ISBN 951-780-115-7(englanniksi)