Ornella Muti naît le 9 mars 1955 à Rome, fille d'un père napolitain et d'une mère estonienne.
Elle rêve de devenir danseuse, et débute comme mannequin à 14 ans. Alors qu'elle pose pour des romans-photos et des magazines, elle est remarquée par le réalisateur Damiano Damiani qui la fait débuter avec succès au cinéma l'année suivante, en 1970 avec Seule contre la mafia. Elle enchaîne alors les films en Italie.
En 1977, elle est révélée en France aux côtés d'Alain Delon dans Mort d'un pourri de Georges Lautner.
Elle entre dans la légende du cinéma grâce aux films de trois réalisateurs :
- Dino Risi : La Chambre de l'évêque
- Mario Monicelli : Romances et confidences
- Marco Ferreri : La Dernière Femme en 1976, Conte de la folie ordinaire en 1981 et Le Futur est femme en 1984.
Elle poursuit une carrière internationale tant dans le registre comique que tragique. En 2008, Ornella Muti lance sa propre ligne de bijoux. Elle ouvre des magasins à Paris, Milan, Riga, Moscou et Alma Ata. Elle assura sa poitrine pour 350 000 $.