De nombre Alida Maria Laura Von Altenburger, baronesa de Markenstein Frauenberg, Alida Valli nació el 31 de Mayo de 1921 en Pola —entonces Italia, hoy, Croacia— en el seno de una familia aristocrática e intelectual —su padre era el barón Gino Altenburger de Trentine, profesor de Filosofía; su madre, Silvia Obrekar, pianista—. Desde pequeña le llamó la atención la interpretación, participando, desde los 8 años, en funciones de teatro benéficas.Mujer de una gran belleza, comenzó a trabajar en el cine al cumplir los 13 años , a través del Centro Experimental de Cinematografía de Roma, en películas como Il Capello A Tre Punte —El Sombrero de Tres Picos, de Mario Camerini— (1934) o Il Due Sargenti —Los Dos Sargentos— (1936). Realizó su primera gran interpretación en la película Piccolo Mondo Antico —Pequeño Mundo Antiguo— (1942), que le valió un premio a la mejor interpretación en el Festival de Venecia de ese año.
Durante la II Guerra Mundial dejó de hacer películas para evitar ser usada como propaganda fascista por parte del gobierno italiano, y por ese motivo tuvo que esconderse para evitar ser detenida. En el año 1944 se casó con el músico Oscar de Mejo, con el que tuvo dos hijos, y del que se divorció en el año 1952, viéndose envuelta, en el año 1954, en un escándalo de drogas, asesinato y sexo en los que estaba involucrado el hijo del ministro de Asuntos Exteriores italiano de la época y cuya coartada fue ella. Esto prácticamente arruinó su carrera.
Terminada la Segunda Guerra Mundial decidió intentar abrirse un hueco en Hollywood, donde solo se la conocería por su apellido, Valli. Contratada por David O. Selznick, protagonizó el film The Paradine Process —El Proceso Paradine—(1947) de Alfred Hitchcock, junto a Gregory Peck. En el año 1949 protagonizó la que probablemente es s
u película más conocida, The Third Man —El Tercer Hombre—, de Carol Reed, junto a Orson Welles y Joseph Cotten.Posteriormente, rodaría otras películas que le dieron prestigio, ya en Europa, como Senso (1953), de Luchino Visconti, Les Yeux Sans Visage —Los Ojos Sin Rostro— (1959), de Georges Franju, Edipo Re —Edipo Rey— (1967), de Pier Paolo Pasolini, o Novecento (1976) y La Luna (1979), de Bernardo Bertolucci.
Estuvo dedicada al cine hasta pocos años antes de morir, rodando una de sus últimas interpretaciones destacadas en A Month By The Lake —Un Mes En El Lago— (1994) de John Irvin, estrenada en 1995.
En el año 1997 consiguió un León de Oro del Festival de Venecia a toda su carrera cinematográfica. Murió el 22 de abril de 2006 en Roma, a la edad de 84 años.
