Alba Rohrwacher wurde in Florenz als Tochter eines Deutschen und einer Italienerin geboren. Ihre Schwester ist die Regisseurin Alice Rohrwacher. Sie studierte Schauspiel an der italienischen Filmhochschule "Scuola Nazionale di Cinema" in Rom. Ihre erste Filmrolle erhielt sie 2004 in "L'amore ritrovato" von Carlo Mazzacurati. 2007 spielte sie in "Tage und Wolken" von Silvio Soldini die Rolle der Alice und wurde 2009 hierfür mit dem David di Donatello als beste Nebendarstellerin ausgezeichnet. Im gleichen Jahr erhielt sie diese Auszeichnung für die Rolle der Giovanna in Pupi Avatis "Giovannas Vater" in der Kategorie Beste Hauptdarstellerin. Während der Berlinale 2009 wurde sie als einer der Europäischen Shooting Stars präsentiert. 2009 spielte sie an der Seite von Tilda Swinton in "Io sono l'amore" von Luca Guadagnino. Auf der Berlinale 2010 wurde die Welturaufführung von Silvio Soldinis "Cosa voglio di più" gezeigt, in dem sie die Hauptfigur Anna spielt. Die deutsche Regisseurin Doris Dörrie wählte Rohrwacher für die Hauptrolle in ihrem Drama "Glück" aus.