Művészneve: Luigina, keresztneve rövid alakja, közismert beceneve: Lollo. Az 1950-es évek, 1960-as évek egyik legnépszerűbb filmcsillaga volt világszerte. Noha jellemábrázoló képességei vitathatatlanok, számos filmjében elsősorban külseje miatt szerepeltették. Lollobrigida egy festői szépségű hegyi faluban töltötte gyermekkorát három lánytestvérével együtt. Rómában, a Képzőművészeti Akadémián festészetet és szobrászatot tanult. Fiatalon, feltűnő szépségének köszönhetően, modellként kapott munkát. Kisebb filmszerepekre is hívták, elsősorban operafilmekbe. Indult az 1947-es Miss Itália szépségversenyen, ahol harmadik helyezést ért el (a győztes, Lucia Bosé szintén jelentős színészi karriert futott be).

Meghívást kapott Hollywoodba, egyes pletykák szerint azért, mert felkeltette a különc milliomos, Howard Hughes érdeklődését. Szakmailag azonban semmilyen előrelépést nem jelentett számára az amerikai tartózkodás, ezért 1949-ben hazatért. A hollywoodi kitérő után az olasz filmesek egyre nagyobb és egyre igényesebb szerepeket ajánlottak számára: Luigi Zampa, Mario Monicelli, Steno, Carlo Lizzani, Alessandro Blasetti és Pietro Germi irányítása alatt tanulta meg igazán pályája mesterfogásait. Nemzetközi hírnevét mégis egy francia filmnek köszönheti: Adeline-t alakította Gérard Philipe oldalán a Királylány a feleségem (1952) című emlékezetes kalandfilmben.

Philipe-pel ugyanabban az évben játszott René Clair Az éjszakai szépei című munkájában is. A következő évben emlékezetes alakítást nyújtott a Hűtlen asszonyok című filmben, amiben kisfia is szerepelt. Ugyancsak 1953-ban Mario Soldati A vidéki lány című drámájában és Luigi Comencini Kenyér, szerelem, fantázia című vígjátékában is sikert aratott, és hosszú évekre a közönség egyik kedvencévé vált. Ekkor már hollywoodi karrierje is beindult, elsőként John Huston Afrika kincse (1953) című alkotásában játszott Humphrey Bogart partnereként. Hazájában A római lány (1955) című Alberto Moravia-regény Luigi Zampa rendezte változatában alakította a főszerepet.

Comencini újabb filmjében, a Kenyér, szerelem, féltékenységben (1954) ismét eljátszotta Maria szerepét. A harmadik rész kapcsán állítólag elfogadhatatlan anyagi követelésekkel állt elő, ezért Sophia Lorent szerződtették helyette. A két színésznő között egy szerencsétlen megjegyzés miatt kirobbant „kebelháború” évekig témát adott a bulvársajtónak, noha viszályuk később állítólag barátságba fordult. Lollo nemzetközi karrierjének további sikeres darabjai az 1950-es évek második feléből: A világ legszebb asszonya (1956); Trapéz (1956); A párizsi Notre-Dame (1956); Salamon és Sába királynője (1959). Főszerepet játszott Jules Dassin A törvény (1959) című drámájában.

Az 1960-as években is voltak emlékezetes szerepei: az Őrült tenger (1963) című komédiában Jean-Paul Belmondo mellett játszott, majd ezt a Gyilkosság a hajón (1964) című krimi követte. Emlékezetesen formálta meg Napóleon húgát a Császári Vénusz (1963) című filmben, továbbá Alessandro Blasetti társadalomrajzában, az Én, én, én… és a többiekben (1965) is megállta a helyét. Kitűnő alakítást nyújtott a Cicababák (1965) című szkeccsfilm Boccaccio-novella alapján készült epizódjában.

Felejthetetlen volt a Jó estét, Mrs. Campbell! (1968) című vígjáték főszerepében is. Ez volt az utolsó igazán sikeres filmje. Az 1970-es évek elején bejelentette, hogy visszavonul a filmvilágtól, és a fotózásnak szenteli magát. Italia mia címmel 1973-ban kiadott egy fotóalbumot. Hírességeket is fotózott, nagy visszhangja volt Fidel Castro kubai vezetővel készített interjújának. A római lány 1988-as tévéváltozatában lehetőséget kapott arra, hogy bő három évtizeddel a címszerepben nyújtott alakítása után az anya szerepét játssza el.