Née Virna Pieralisi à Ancône en 1936, Virna Lisi débute très jeune sur grand écran dans le film de chansons E Napoli canta, en 1953. Renversante beauté blonde, elle collectionne d’abord les petits rôles s’appuyant sur sa plastique, avant de trouver en 1957 un rôle un peu plus dense dans La donna del giorno de Francesco Maselli.

Les années 1960 la voient prendre part à plusieurs comédies à l’italienne, mais aussi donner la réplique à Alain Delon dans La Tulipe noire (1964), à Marcello Mastroianni dans Casanova 70 de Mario Monicelli (1964) et dans le film à sketches Aujourd'hui, demain et après-demain (1965). Elle participe la même année à un autre film collectif, Les Poupées (segment signé Dino Risi), tourne pour Pietro Germi dans Ces messieurs dames (1966), ou pour Mauro Bolognini (Arabella, 1967).

Outre cette carrière italienne, celle qui refusa d’être la James Bond girl de Bons baisers de Russie et laissa le rôle de Barbarella à Jane Fonda, fait un passage à Hollywood. Elle est ainsi à l’affiche de Comment tuer votre femme avec Jack Lemmon (1965), ou Surtout pas avec ma femme (1966). Mais Virna Lisi fait assez vite le tour des emplois qui lui sont offerts et rentre en Italie, poursuivant néanmoins une carrière internationale. On l'avait vue dans Eva de Joseph Losey (1962) ou Les Bonnes Causes (1963), on la retrouve ensuite dans La Vingt-cinquième heure (1967) puis Le Serpent (1972) d’Henri Verneuil, Le Secret de Santa Vittoria (1969), L'Arbre de Noël (1969), Le Temps des loups (1970), Un beau monstre (1970), Barbe-Bleue d'Edward Dmytryk avec Richard Burton et Raquel Welch (1972), entre autres.

Au cours des années 1970, l’actrice décide de se consacrer à sa famille et réduit le nombre de ses tournages. C’est pourtant à la fin de cette décennie que certains rôles importants vont se présenter. En 1977 elle tourne Au-delà du bien et du mal de Liliana Cavani (1977), puis surtout en 1980 La Cigale d'Alberto Lattuada, rôle pour lequel elle prend du poids, n’hésite pas à se montrer vieillie, récoltant un David di Donatello (équivalent du César en Italie) de la meilleure actrice.

Virna Lisi va consacrer une bonne part des années 1980 à la télévision, sans se détourner totalement du cinéma. On l’aperçoit ainsi chez Luigi Comencini et au côté de Michel Serrault dans Joyeux Noël, Bonne Année (1989). C’est d’ailleurs sur grand écran qu’elle retrouve un rôle marquant au début de la décennie suivante, celui de Catherine de Médicis dans La Reine Margot de Patrice Chéreau (1993). Elle remporte au passage le Prix d’interprétation féminine à Cannes et le César du meilleur second rôle féminin. Virna Lisi tourne par la suite à deux reprises pour la fille de Luigi Comencini, Cristina, dans Va où ton cœur te porte (1996) et Le plus beau Jour de ma Vie (2002), lequel marque sa dernière apparition à ce jour au cinéma, l’actrice poursuivant sa carrière à la télévision.