Urodziła się w Sturmer w Anglii. Córka brytyjskiego pułkownika (później komandora NATO i malarza). Uczyła się w akademii dla młodych dziewcząt im. Joanny D'Arc w Versailles oraz w ekskluzywnej szkole im. Św. Hildy w Bushley. Zanim zaczęła występować w filmach była modelką. Na dużym ekranie pojawiła się po raz pierwszy w filmie Richarda Lestera Sposób na kobiety z 1965 roku. Potem przyszły role w Georgy Girl (1966) czy Zmierzchu bogów (1969) Viscontiego. Najbardziej znaną kreacją Rampling jest występ w Nocnym portierze Liliany Cavani z 1974 roku. Stworzyła tam zapadającą w pamięć rolę kobiety ocalonej z obozu koncentracyjnego, która po wojnie przeżywa burzliwy związek ze swoim oprawcą, obozowym strażnikiem (w tej roli Dick Bogarde). Również w 1974 wystąpiła z Seanem Connery w przygodowym filmie fantasy Zardoz. Współpracowała z Woodym Allenem, u którego wystąpiła we Wspomnieniach z gwiezdnego pyłu (1980), Sidneyem Lumetem (Werdykt z 1982, gdzie spotkała się na planie z Paulem Newmanem), Nagisha Oshima (Max, moja miłość, 1986 ) oraz Alanem Parkerem (Harry Angel, 1987). Z Françoisem Ozonem spotkała się już w 2000 roku, na planie filmu Sous le sable. Za swoje osiągnięcia aktorskie otrzymała od królowej Elżbiety tytuł Oficera Brytyjskiego Imperium.