Родилась 5 июня 1946 года в Виареджо (Италия).
Итальянская киноактриса, звезда итальянского кино 1960-х - 1990-х годов.
С восьми лет училась на курсах танца. Участвовала в любительских спектаклях. Была фотомоделью.
В 1960 году стала "Мисс Виареджо".
С этого же года актриса театра и кино. Впервые появившись на экране в возрасте 15 лет в знаменитой комедии Пьетро Джерми "Развод по-итальянски" (1961), она сразу обратила на себя внимание зрителей и критики, а спустя три года, исполнив главную роль в ленте "Соблазненная и покинутая" (1964, реж. Пьетро Джерми), приобрела статус кинозвезды. На протяжении своей кинокарьеры Стефания Сандрелли с равным успехом играла в комедиях ("Аморальный", 1967, реж. Пьетро Джерми, "Альфредо, Альфредо", 1972, реж. Пьетро Джерми) и в драмах ("Любовница Граминьи", 1969, реж. Карло Лидзани, премия МКФ в Сан-Себастьяне; "Преступление во имя любви", 1974, реж. Луиджи Коменчини; "Терраса", 1980, реж. Этторе Скола, премия итальянских кинокритиков "Серебряная лента" за исполнение женской роли второго плана; "Миньон уехала", 1988, реж. Франческа Аркибуджи, премии ""Давид" Донателло" и "Серебряная лента" за исполнение женской роли второго плана). Стефания Сандрелли исполнила роли в картинах многих известных кинорежиссеров Италии и Франции самых разных почерков, стилей и направлений - от интеллектуала Бертолуччи ("Партнер", 1968; "Конформист", 1970; "Двадцатый век", 1976; "Украденная красота", 1996) до вуайериста Тинто Брасса ("Ключ", 1983).
В последнее десять лет часто снимается в телефильмах.