Aitana Sánchez-Gijón de Angelis nació en Roma el 5 de noviembre de 1968. Su padre, Ángel Sánchez-Gijón Martínez (1934 – 2007) fue un catedrático de Historia y traductor español y su madre, Fiorella de Angelis, una profesora italiana de matemáticas. Tiene un hermano menor, Eloy, que es músico. Su nombre fue tomado de Aitana, la hija de Rafael Alberti, siendo dicha hija su madrina de bautismo (y el cual le dedicó un poema, Aitana, niña nueva). También es prima de Pablo Carbonell.
Su formación se reparte entre Italia y España, con estudios de Arte Dramático incluidos. A los ocho años se integra en la compañía María Galleta. A los 13 se incorpora a La Barraca, compañía que tomaba su nombre de la que creó García Lorca en los años 30. Tras aparecer en el programa juvenil televisivo «Nosotros”, debuta en la serie «Segunda enseñanza», de Pedro Masó, con tan sólo 16 años.
Aunque empieza a estudiar Filología Hispánica en la Universidad Autónoma de Madrid, lo deja al segundo año para concentrarse en su carrera como actriz y estudiar Arte Dramático, logrando pequeños papeles en teatro («La gran pirueta», 1986, de José Luis Alonso de Santos) y en cine, dirigida por José María Forqué, en la película «Romanza Final (Gayarre)” (1986), que fue seguida por «Remando Al Viento” (1988), cinta sobre el encuentro entre el matrimonio Shelley y Lord Byron que dirigió Gonzalo Suárez, en la que Aitana interpretaba a Teresa Guiccioli. Pero la película que la dio a conocer, «Bajarse al moro», de Fernando Colomo (1988), que fue seguida de «El mar y el tiempo», de Fernando Fernán-Gómez (1989).
Su primer papel protagonista fue en «Vientos de cólera» de Pedro de la Sota que le valió el Premio Paco Rabal a la mejor actriz en la Semana del cine español de Murcia. Otros títulos importantes de su filmografía son «El pájaro de la felicidad” (1993), dirigido por Pilar Miró, «Un paseo por las nubes” (1995), película romántica de Alfonso Arau en la que compartió protagonismo con Keanu Reeves, «La camarera del Titanic” (1997), film de Bigas Luna en el que intervenía junto a Olivier Martínez, «Volaverunt», 1999, de nuevo con Bigas Luna, cuya interpretación de la Duquesa de Alba le valió la Concha de Plata del Festival de Cine de San Sebastián, a las que siguieron «Y llegó el amor» (1998), de Juan José Campanella, «Celos” (1999), película dirigida por Vicente Aranda,
En 1999 fue nombrada presidenta de la Academia de las Artes y las Ciencias Cinematográficas de España sustituyendo a José Luis Borau. Fue la primera mujer en presidir la institución. En 2015 la Academia le entregó su Medalla de Oro. En el año 2000 formó parte del jurado del Festival de Cannes.
Ya en el siglo XXI interviene en «Sin dejar huella» (2000), de la mexicana María Novaro, «El maquinista” (2004), thriller con el protagonismo de Christian Bale; con Carmelo Gómez (su compañero en «La Regenta») protagoniza las películas «La carta esférica» (2007), filme de Imanol Uribe según una novela de Arturo Pérez-Reverte y «Oviedo Express» (2007), de Gonzalo Suárez, con quién vuelve a trabajar en el mediometraje «El genio tranquilo» (2008).En 2008 interviene en «Háblame De Amor”, película romántica dirigida, escrita y protagonizada por Silvio Muccino, en la que interpretaba a Nicole; en 2009, «The Frost» en la que era Rita, una mujer con crisis en su matrimonio tras la muerte accidental de su hijo, y en 2011 «Maktub», en la que hacía pareja con Diego Peretti.
Al margen del cine, Aitana ha intervenido con éxito en televisión como Ana Ozores en una adaptación de «La Regenta” (1995) de Clarín, con dirección de Fernando Méndez-Leite o en la serie «Los 80». Uno de sus últimos trabajos en televisión ha sido «Velvet» (2014).
Aitana ha participado en numerosas producciones teatrales, entre ellas «La gata sobre el tejado de zinc caliente” (1995); en 1988 trabaja bajo la dirección de Miguel Narros en «La malquerida», de Jacinto Benavente, con un montaje espectacular que incluía un caballo real en el escenario. En 2008 se vuelve a subir a los escenarios para interpretar la obra de Yasmina Reza, «Un dios salvaje», dirigida por Tamzin Townsen. Desde la década de 1990 tiene su propia compañía de teatro denominada Strion.
En 2009 comparte escenario con Mario Vargas Llosa en «Las mil y una noches», tercera obra teatral del premio nobel. Vargas Llosa daba vida al Ray Sharigar, quien escuchaba las historias interminables que le contaba Sherezade, personaje que siempre ha interpretado Aitana Sánchez-Gijón. Las historias logran que el rey, quien era presa de odio contra las mujeres tras la traición de su primer esposa, recupera la alegría por la vida. Los relatos, de acuerdo con Vargas Llosa, logran que el rey vuelva a ser civilizado, sensible y soñador. De Vargas Llosa interpreta también en 2013 «La Chunga», una historia de prostitución entre mujeres, un drama escrito por Vargas Llosa en 1986 que sitúa la acción en 1945 en un viejo bar de Piura (Perú) regentado por La Chunga.
Entre sus más recientes trabajos teatrales destaca «Santo» (2011), dirigida por Ernesto Caballero, un tour de force de la actriz que encarnaba tres personajes muy diferentes, también de 2011 es «Babel», en la que Aitana Sánchez-Gijón compartía escenario con Jorge Bosch, Pilar Castro y Francesc Albiol, bajo la dirección de Tamzin Townsend. Original de Andrew Bovell, «Babel» es un thriller de amor, sexo y desengaño donde los cuatro actores interpretaban el papel de nueve complejos personajes en un universo de vidas que se cruzan: una Babel de historias. Y en 2013, «Capitalismo, Hazles Reír», una experiencia teatral dirigida por Andrés Lima y con un amplio elenco encabezado, además de por Aitana Sánchez Gijón, por Silvia Marsó, Nathalie Poza, Irene Escolar, Edu Soto y Luis Bermejo. Todos ellos conformaban un grupo de artistas haciéndose preguntas sobre el mundo en el que vivimos, dando origen a un espectáculo de riesgo y compromiso estético en el que se aúnaban teatro, circo, bailarines, trapecistas y lanzadores de cuchillos.Desde la década de 1990 tiene su propia compañía de teatro denominada Strion. En el año 2002 se casó con el pintor argentino Guillermo Papin Luccadane, con quien ha tenido un hijo llamado Teo.
