Fille d'un grand journaliste italien, Laura Morante est née dans une famille comptant huit enfants. Ancienne danseuse, elle monte très tôt sur les planches, avant de commencer sa carrière au cinéma sous la direction des frères Bertolucci. Giuseppe Bertolucci d'abord, dans Une femme italienne (1981), puis Bernardo Bertolucci pour La Tragédie d'un homme ridicule (1981). Son entrée dans le monde du septième art est des plus réussies, puisque ces deux films sont présentés à Cannes. La même année, elle est à l'affiche du Sogni d'oro de Nanni Moretti. Son personnage de Silvia vit une relation amoureuse difficile avec un réalisateur du nom de Michele, un rôle joué par Moretti lui-même, qui officie devant et derrière la caméra.

Leur relation de travail s'avère beaucoup plus calme que leurs aventures à l'écran. En effet, le cinéaste la fait tourner dans deux autres de ses œuvres. En 1983, elle est Bianca, une jeune femme professeur de français épiée par un voisin - toujours incarné par Nanni Moretti -, suspecté de meurtres. Dernière collaboration en date, La Chambre du fils (2001), film dans lequel elle joue l'épouse du réalisateur, confrontée à la mort d'un enfant. Le long métrage remporte un grand succès critique et Laura Morente est saluée pour sa prestation. Nommée à de nombreux prix, elle remporte un David de la Meilleure actrice (l'équivalent d'un César en Italie). Plus généralement, sa collaboration avec Nanni Moretti lui apporte une certaine renommée internationale qui lui ouvre les portes du cinéma européen.

Dès le milieu des années 80, sa carrière se partage entre son pays natal et la France (elle déménage à Paris). Portée vers le cinéma d'auteur et très scrupuleuse quant au choix de ses scénarios, elle privilégie les productions intimistes. En France, Laura Morante tourne notamment sous la direction d'Elie Chouraqui (1987, Man on fire) et de Pierre Granier-Deferre (1992, La Voix). Lorsqu'elle s'embarque sur la croisière de La Femme fardée (1990, adapté du roman éponyme de Françoise Sagan), elle joue avec les plus grands, dont Jeanne Moreau, Jacqueline Maillan et André Dussollier. Quand elle n'apparait pas sur le grand écran, elle s'illustre à la télévision dans des téléfilms exigeants. Elle est ainsi Lucie Dreyfus, la femme du capitaine, dans L'Affaire Dreyfus (1995), une réalisation signée Yves Boisset.

A l'aube des années 2000, elle tourne dans La Folie des hommes (2001, Renzo Martinelli) avec Michel Serrault et Daniel Auteuil, et dans le premier film de John Malkovich (2002, Dancer upstairs), un thriller politique où elle croise Javier Bardem. Elle amorce un virage vers une production d'action, L'Empire des loups (2004), porté par Jean Reno. Mais il ne s'agit que d'une parenthèse. Par la suite, Laura Morente rejoint le casting quatre étoiles de films chorals français (Fauteuils d'orchestre de Danièle Thompson, Cœurs d'Alain Resnais). Et comme il n'y a qu'un pas du film choral au théâtre, elle interprète Elmire Jourdain dans le Molière campé par Romain Duris. En 2012, avec La Cerise sur le gâteau, elle passe pour la première fois derrière la caméra. Mais la réalisatrice débutante ne délaisse pas pour autant la comédie, puisqu'elle tient le rôle principal de son propre film. Avec le personnage d'Amanda, elle se glisse dans la peau d'une femme qui souffre... d'androphobie.