Изабелла Росселини родилась 18 июня 1952 года в семье известной шведской актрисы Ингрид Бергман и итальянского кинорежиссёра Роберто Росселини. У неё есть сестра-близнец Изотта.
Когда Изабелле исполнилось 17 лет, пресса стала прочить ей большое будущее в кино. Но, попробовав себя в двух-трех фильмах, начинающая актриса засомневалась: журналистика и мир моды влекли ее куда больше, чем кинематограф. Правда, папа, о фотомоделях отзывался иронически, но к тому времени его уже не было в живых.
Одна из самых известных её ролей — в фильме Дэвида Линча "Синий бархат" (1986). В 1979—1983 годах была замужем за режиссёром Мартином Скорсезе. После развода с ним вышла замуж за Джона Видеманна, которому родила дочь Элеттру. Позже встречалась с Дэвидом Линчем, Гэри Олдменом и Грегори Мошером.
Росселини часто появлялась на обложках журналов Vogue, Marie Claire, Harper's Bazaar, Vanity Fair. С 1982 года становится рекламным лицом косметической компании Lancome. Её дочь Элеттра Видеманн-Росселини также представляет продукцию этой компании.