Narodila se v roce 1946 v Kalifornii inženýrovi a fotografce. Tam také studovala, věnovala se divadlu a do roku 1967 zpívala i v rockové skupině Roadrunners. O rok později prorazila na Broadwayi, kde získala největší úspěch v rockovém muzikálu Vlasy a v divadelní inscenaci podle komedie Woodyho Allena Zahraj to znovu, Sam. Podle tohoto představení byl také později natočen stejnojmenný film s Woody Allenem, ve kterém s ním hrála hlavní roli.

Největší úspěch jí ale přinesl film Francise Forda Coppoly Kmotr. Ten se stal do té doby nejvýnosnějším filmem, získal Oscara a dodnes patří mezi nejuznávanější filmy. Po tomto úspěchu její sláva velmi rostla. Zahrála si v další komedii Woodyho Allena Sleeper, pokračování Kmotra Kmotr II, které bylo stejně jako první díl velmi úspěšně. V roce 1977 získala svou životní roli ve filmu Annie Hall, za kterou získala Oscara, Zlatý glóbus, cenu BAFTA a další ceny. V 70. letech natočila další filmy Woodyho Allena jako Love and Death, nebo Manhattan. V 80. letech sice dostala nominaci na Oscara za film Rudí, ale celkově to pro ni bylo slabé období. V roce 1990 se vrátila na scénu ve filmu Kmotr III, který se stal opět trhákem a byl také nominován na Oscara. V 90. letech byla opět úspěšná. Zahrála si ve dvou dílech komedie Hlava rodiny se Stevem Martinem, v dalším filmu Woodyho Allena Tajemná vražda na Manhattanu, ve filmu Marvinův pokoj hrála spolu s Meryl Streepovou a Leonardem DiCapriem a získala za něj další nominaci na Oscara. Komerčně úspěšný byl film Klub odložených žen. Jejím prvním filmem v novém tisíciletí byl Zavěste prosím s Meg Ryan a Lisou Kudrowovou. V tomto filmu se zároveň ujala režie. Další nominaci na Oscara jí vynesl film z roku 2003 Lepší pozdě než nikdy, kde si zahrála spolu s Jackem Nicholsonem