Née le le 18 juin 1952 à Rome, Isabella Rosselini est la fille du réalisateur italien Roberto Rossellini et de l'actrice suèdoise Ingrid Bergman. Avec sa soeur jumelle Isotta Ingrid, elle grandit entre Rome et Paris en recevant une éducation bourgeoise et protégée. Elle a 13 ans lorsque les médecins décèlent chez elle une scolisose importante qui se traduit par une déformation de la colonne vertébrale. Adolescente, elle subit plusieurs interventions chirurgicales et doit porter un corset pendant plus d'un an. En 1971, à 19 ans, elle s'installe à New York où elle travaille pour la RAI en qualité de journaliste, envoyée permanente. En 1976, elle apparaît pour la première fois au cinéma aux côtés de sa mère dans Nina de Vincente Minelli. Elle tourne alors dans une poignée de films, pour la plupart italiens, tout en poursuiant une prestigieuse carrière de mannequin entamée en 1980.
En 1987, Isabella Rossellini connaît véritablement la gloire sur grand écran en incarnant Dorothy Vallens dans Blue Velvet de David Lynch. Trois ans plus tard, toujours avec David Lynch, elle est encensée par la critique pour sa prestation dans Sailor et Lula. En 2003, bien qu'elle soit déjà apparue dans un épisode de Friends en 1996, elle cède aux sirènes de la télévision en intègrant la série Alias lors de la saison 3, une expérience qu'elle renouvelle l'année d'après. Connue pour son engagement pour la protection de l'environnement, elle est la marraine de nombreuses associations caritatives et prend son rôle d'ambassadrice de l'UNICEF très au sérieux.
En 1979, Isabella Rossellini se marie avec le réalisateur Martin Scorsese puis divorce en 1982. L'année d'après, elle épouse Jon Wiedemann, un mannequin allemand, avec qui elle a eu une fille, Elettra, née en 1983. Le couple divorce en 1986. Elle se fiance alors avec David Lynch dont elle partage la vie jusqu'en 1990. En 1994, elle devient la compagne de Gary Oldman mais l'histoire tourne court.
Isabella Rossellini est également la maman de Roberto, né en 1993, qu'elle a adopté.

Filmographie :
2008 : Un mari de trop, de Griffin Dunne
2008 : My Dog Tulip, de Paul Fierlinger
2007 : Scandaleusement célèbre, de Douglas McGrath
2006 : The Saddest music in the world, de Guy Maddin
2006 : 30 Rock (Série TV - Saison 1)
2005 : La Fiesta del chivo, de Luis Llosa
2004 : La Prophétie du sorcier (Série TV - Saison 1)
2004 : King of the Corner, de Peter Riegert
2004 : The Tulse Luper Suitcases, Part 2 : Vaux to the Sea, de Peter Greenaway
2003-04 : Alias (Série TV - Saisons 3 et 4)
2003 : Le Dernier Cow-boy, de Simon Wincer
2003 : The Tulse Luper Suitcases, Part 1: The Moab Story, de Peter Greenaway
2002 : Empire, de Franc Reyes
2000 : Le Ciel va tomber, de Andrea Frazzi
2000 : Don Quichotte, de Peter Yates
1999 : The Impostors, de Stanley Tucci
1998 : Les Simpson (Série TV - Saison 10)
1998 : A la recherche du passé, de Jeroen Krabbe
1998 : Merlin, de Steve Barron (TV)
1997 : La Grande Nuit, de Campbell Scott
1996 : Nos funérailles, de Abel Ferrara
1996 : Friends (Série TV - Saison 3)
1996 : Chicago Hope (Série TV - Saison 3)
1995 : Ludwig Van B., de Bernard Rose
1994 : Wyatt Earp, de Lawrence Kasdan
1994 : Etat second, de Peter Weir
1994 : Les Contes de la Crypte (Série TV - Saison 6)
1993 : The Pickle, de Paul Mazursky
1993 : The Innocent, de John Schlesinger
1992 : La Mort vous va si bien, de Robert Zemeckis
1991 : Le Diable à quatre, de Giorgio Ferrara
1990 : Sailor et Lula, de David Lynch
1990 : Dames galantes, de Jean-Charles Tacchella
1989 : Cousins, de Joel Schumacher
1989 : Le Petit chaperon rouge, de Adam Brooks
1988 : Zelly and me, de Tina Rathborne
1987 : Les Vrais durs ne dansent pas, de Norman Mailer
1987 : Les Yeux noirs, de Nikita Mikhalkov
1987 : Blue velvet, de David Lynch
1987 : Siesta, de Mary Lambert
1986 : Soleil de nuit, de Taylor Hackford
1980 : Il Pap'occhio, de Renzo Arbore
1979 : Le Pré, de Paolo Taviani
1976 : Nina, de Vincente Minnelli
1965 : Au secours !, de Richard Lester