A los quince años debutaba en la pantalla grande como "Francesca Cimarosa" en "La Moglie più bella" de Damiano Damiani, sorprendiendo la sensualidad de esta adolescente-mujer. Al año siguiente ya estaba en dos películas, la "Ingrid" de "Un Posto ideale per uccidere" y "Il sole nella pelle".

Poco después entra en el cine francés de la mano de Marco Ferreri con "La dernière femme" junto a dos grandes actores como Gérard Depardieu y Michel Piccoli.

De ahí en adelante el cine italiano y mundial no podrá ser el mismo sin Ornella, cautivando al mundo con sus actuaciones que se suceden en numerosas películas. Su carrera consta de más de 90 filmes hasta la fecha, incluyendo los cinco años de estancia en Hollywood. Desde la ciencia-ficción en su recreación de la hermosa Princesa Aura en la ya clásica versión de "Flash Gordon" a los delicados dramas como "Por el Amor de Swan" junto a Jeremy Irons, Ornella ha demostrado su versatilidad, carisma y prestancia.

Convertida ya en un icono del cine europeo, algunos de sus últimos filmes han sido "People", "Jet Set", "Panni sporchi", "Everybody Dies" y "Tierra del Fuego".

Trabaja en la trilogía de Peter Greenaway, "Las maletas de Tulse Luper".