Urodziła się w Viareggio w Toskanii w rodzinie klasy średniej jako córka Floridy i Otella Sandrellich, właścicieli pensjonatu. Jej ojciec zmarł, gdy miała osiem lat. Jako dziewczynka Sandrelli uczyła się baletu i gry na akordeonie. Miała starszego brata, Sergio (1939–2013), muzyka i kompozytora.
W 1960 w wieku czternastu lat wygrała lokalny konkurs piękności, rozgłos zapewniła jej sesja zdjęciowa na plaży w jej rodzinnym mieście. Kilka miesięcy potem Luciano Salce zaproponował jej rolę Lisy w komediodramacie Federalista (Il federale, 1961) u boku Ugo Tognazziego i Gianniego Agusa. Przełomem była rola uwodzicielki Angeli, w której zakochuje się Fefé (Marcello Mastroianni) w komedii Pietro GermiegoRozwód po włosku (Divorzio all’italiana, 1962).
Odniosła sukces w tytułowej roli w telewizyjnej adaptacji sztuki Franka WedekindaRai 2Lulu (Lulù, 1980). Jako Giovanna w komediodramacie Ettorego ScoliTaras (La Terrasse, 1980) zdobyła nagrodę Nastro d’argento dla najlepszej aktorki drugoplanowej. Kolejne filmy, melodramat Tinto BrassaKlucz (La Chiave, 1983) i komedia Kobieta w lustrze (Una donna allo specchio, 1984), sprawiły, że wciąż była gwiazdą włoskiego kina. W melodramacie Uwaga (L’Attenzione, 1985) jej ekranowym partnerem był Ben Cross. Za rolę Lori Samuelli w komedii Mario MonicellegoMiejmy nadzieję, że to będzie córka (Speriamo che sia femmina, 1986) z Liv Ullmann i Catherine Deneuve była nominowana do nagrody David di Donatello dla najlepszej aktorki drugoplanowej.
W 1987 zdobyła dwie nominacje do nagrody włoskiego przemysłu filmowego David di Donatello: dla najlepszej aktorki za kreację Beatrice w melodramacie Ettorego ScoliRodzina (La famiglia, 1987) z Fanny Ardant i dla najlepszej aktorki drugoplanowej za postać Marii w dramacie Pála GáboraPiękna była panna młoda (La sposa era bellissima, 1987) z Ángelą Moliną. W 1989 została uhonorowana nagrodą David di Donatello dla najlepszej aktorki jako mama Laura w melodramacie Franceski ArchibugiMignon wyjechała (Mignon è partita, 1988) z Micheline Presle.
W wieku 16 lat zaręczyła się z piosenkarzem i autorem tekstów Gino Paolim, z którym ma córkę Amandę (ur. 31 października 1964). W latach 1972–1976 jej mężem był włoski przedsiębiorca Nicky Pende, z którym ma syna, Vito (ur. 1973). Od 1983 związała się z reżyserem Giovannim Soldatim.