Sandrelli se inició en el mundo del cine en 1961 tras ganar un concurso de belleza cuando tenía sólo 15 años. Ese mismo año, su actuación como la seductora prima de Marcello Mastroianni en "Divorzio all'italiana", de Pietro Germi, atrajo la atención de los críticos y de la industria.
A partir de entonces, Sandrelli trabajó con los grandes nombres del cine italiano. Desde Bernardo Bertollucci ("Il conformista", 1970, y "Novecento", 1976) a Ettore Scola, pasando por Vittorio Gassman, Nino Manfredi, Tinto Brass y Sata Flores.
El trabajo de Sandrelli también ha sido apreciado internacionalmente. En 1992 participó en el rodaje del film español "Jamón, jamón", dirigido por Bigas Luna e interpretado por Javier Bardem y Penélope Cruz.
El año pasado, Sandrelli dirigió su primer largometraje, "Christine, Cristina", protagonizado por su hija Amanda y en la que ofrece un retrato de Cristina da Pizzano, una italiana que vivió en Francia al principio del Renacimiento y que se convirtió en la primera mujer que pudo vivir gracias a sus escritos como poeta.