Milo, akinek eredeti neve Salvatrice Elena Greco volt, Tunéziában született. A híres francia énekes-színész, Yves Montand az unokatestvére volt. A milánói egyetemen tanult, közben fotómodellként is dolgozott. Húszévesen debütált a filmvásznon Alberto Sordi oldalán Antonio Pietrangeli Lo scapolo című romantikus vígjátékában. Majd olyan további jelentős rendezőkkel dolgozott együtt, mint Roberto Rossellini, Gabriele Salvatores, Gabriele Muccino, Pupi Avati és Claude Sautet.
1963-ban Federico Fellini 8 és fél című filmjében Carlát, a főhőst játszó Marcello Mastroiani barátnőjét alakította. A nagy nemzetközi sikert a Júlia és a szellemek című film követte, amelyért Milo elnyerte az olasz filmkritikusok díját.
Miután másodszor is férjhez ment, egy évtizedre visszavonult, de 1979-ben visszatért a filmvászonra. A nyolcvanas évek közepétől már főleg televíziós szerepeket vállalt. A 2000-es évektől pedig a színpadon láthatta gyakrabban a közönség.
2021-ben a David di Donaletto-életműdíjjal tüntették ki. Az olasz Gloden Globe-on pedig már egy évvel korábban megkapta az életműdíjat pályafutásáért.
A nyitóképen Sandra Milo a 80. Velencei Nemzetközi Filmfesztiválon 2023. szeptember 4-én. Fotó: Tiziana Fabi / AFP