A 19 anni ha il suo primo ruolo da protagonista in "Piccoli Fuochi" (1985) di Peter Del Monte. L'anno dopo vince la Coppa Volpi come migliore attrice con "Storia d'amore" di Citto Maselli. Viene scelta come partner di Tom Cruise e Dustin Hoffman per il film "Rain Man" (1988) di Barry Levinson. Nel 1992 gira "Puerto Escondido" di Gabriele Salvatores. Nel 2002 le viene assegnato il Nastro d'argento come migliore attrice protagonista per "Respiro" di Emanuele Crialese e nel 2006 il David di Donatello nella stessa categoria per "La guerra di Mario" di Antonio Capuano. Nel 2013 debutta nella regia con "Miele", che le vale il Nastro d'argento come Miglior regista esordiente. Nel 2015 vince la Coppa Volpi e il Premio Pasinetti al festival di Venezia per la sua interpretazione nel film "Per amor vostro" di Giuseppe Gaudino.