Sœur aînée de la scénariste et réalisatrice Alice Rohrwacher, Alba Rohrwacher grandit en Italie où elle se rêve saltimbanque dans un cirque. Pour y parvenir, la jeune femme suit des cours d'acrobatie et de gymnastique, puis intègre une compagnie de théâtre à Florence. La funambule n'a que dix-sept ans et pourtant, elle voit déjà grand. Sa scolarité se poursuit avec des études en médecine et le passage du concours de la prestigieuse CSC, l'école nationale de cinéma de Rome.

C'est au début des années 2000 que l'équilibriste marche sur les pas du cinéma italien : Une romance italienne (2004), Kiss Me Lorena (2005), Non c'è più niente da fare (2007). Des petits rôles qui la conduisent en 2007 dans la chronique historique Mon frère est fils unique avec Riccardo Scamarcio. Deux ans plus tard, elle obtient le David di Donatello (l'équivalent italien des César) de la meilleure actrice pour Le Père de Giovanna.

C'est véritablement avec La Solitude des nombres premiers en 2010, un "film d’horreur centré sur les sentiments, la famille et sur l’émancipation impossible du couple", selon les dires du réalisateur Saverio Costanzo, qu'elle se fait connaître du grand public, et notamment de la France. L'actrice y joue le personnage d'Alice adulte, une jeune fille à l'enfance perturbée et au corps meurtri, que la caméra filme pendant vingt ans.

En 2013 sort dans nos salles L'Homme qui viendra, un drame historique lauréat du David Di Donatello du meilleur film en 2010 et du Prix du jury au Festival international du film de Rome en 2009. La même année, elle rejoint Isabelle Huppert et Toni Servillo dans La Belle endormie de Marco Bellocchio. 

Elle est ensuite dirigée par sa sœur dans Les Merveilles, lauréat du Grand Prix au Festival de Cannes 2014. Une année qui rime avec succès pour l'actrice qui obtient la Coupe Volpi de la meilleure actrice à la Mostra de Venise pour Hungry Hearts. Dans ce drame mis en scène par son compagnon, Saverio Costanzo, la comédienne campe face à Adam Driver une mère obsessionnelle qui surprotège son nouveau-né, au point de perdre pied avec la réalité.

Suivent sa cinquième collaboration avec Marco Bellocchio (Sangue del mio sangue) et Tale of Tales, un conte pour adulte signé Matteo Garrone sélectionné en compétition au Festival de Cannes. On croise aussi l'actrice dans des productions françaises, comme Taj Mahal de Nicolas Saada et Les fantômes d'Ismaël d'Arnaud Desplechin.

En 2018, Alba Rohrwacher est au générique pour la première fois de sa carrière d'une série, avec Il Miracolo. Elle y incarne une biologiste tiraillée entre son esprit scientifique et la tentation de croire au surnaturel lorsqu'elle est confrontée à une madone en plastique d'où s'écoulent des larmes de sang humain. La même année, elle retrouve sa sœur pour Heureux comme Lazzaro, Prix du scénario au Festival de Cannes.

L'actrice devient d'ailleurs une habituée de la Croisette, où elle présente Sous le ciel d'Alice à La Semaine de la Critique 2020, Tre Piani de Nanni Moretti en compétition officielle en 2021 et enfin Marcel ! de Jasmine Trinca en Séance Spéciale en 2022.

Marie Ponchel et Emilie Schneider