Egy olaszországi kis faluban látta meg a napvilágot, gyermekkorát festői szépségű tájakon töltötte, majd Rómába ment képzőművészetet tanulni, közben modellkedésből és kisebb operafilmes szerepekből kereste a kenyerét.
Karrierjét az 1947-es Miss Itália szépségverseny indította el, ahol ugyan csak harmadik helyezést ért el, de felfigyelt rá a hollywoodi milliomos filmproducer, Howard Hughes, és meghívta magához Amerikába. Itt majdnem két évet töltött szakmailag eredménytelenül, a valódi karrier és siker azután várt rá, hogy visszatért Olaszországba.
Az olasz filmesek egymás után adták a kirívóan szép színésznőnek az egyre komolyabb és igényesebb szerepeket, végül a nemzetközi áttörést egy francia-olasz koprodukció hozta meg: az 1952-es „Királylány a feleségem” című kalandfilm, melyben Gérard Philipe partnereként játszott. A következő években számos világhírű filmben nyújtott kiemelkedő alakítást, például a „Hűtlen asszonyokban”, az „Afrika kincsében”, „A római lányban”, és a „Világ legszebb asszonyában”.
Legutolsó igazán sikeres filmje az 1968-as „Jó estét, Mrs. Campbell!” volt, a 70-es években bejelentette visszavonulását az aktív filmezésből, és a hobbiból egyre inkább hivatássá váló fotózásnak szentelte minden idejét.
Több ízben is járt Magyarországon, első és legemlékezetesebb látogatásakor fellépett az 1972-es szilveszteri műsorban, melyre Vitray Tamás így emlékszik vissza:
„Ginának volt egy száma, amire táncolnia kellett. A próbákon Antal Imrével a díszlet szélén ácsorogtunk, a felvételen aztán teljesen váratlanul, egyszer csak odajött hozzánk és nyújtotta a karját. Imrének meg nekem is volt annyi rutinunk, hogy becsoszogtunk vele, ahogy tudtunk… Egyébként Lollobrigida Budapestre érkezésénél a szerencse is közrejátszott, hiszen a mániákusan fotózó világsztár egyébként nekünk megfizethetetlen lett volna. Gina azonban Olaszországban éppen kiadott egy saját képeiből készített albumot, és szerette volna, hogy a világon mindenütt megjelenjen. A televízióból aztán megkeresték a kiadóját, és megállapodtak, hogy nálunk is megjelenik az albuma, ha személyesen hajlandó bemutatni. Így sikerült, állítólag szinte ingyen idehozni és természetesen meg is mutathatta a könyvét a műsorban…”
Az egykori díva néhány éve azzal került vissza a hírekbe, hogy mivel a környezetében felbukkanó pénzsóvár férfiak megpróbálták kihasználni, fia megpróbálta gyámság alá helyeztetni. Túl a nyolcvanon eljegyezte magát egy nála 34 évvel fiatalabb katalán üzletemberrel, de hozzámenni már nem akart. A házasság legnagyobb meglepetésére mégis létrejött, a férfi ugyanis aláíratott vele egy spanyol nyelvű papírt, ami lehetővé tette, hogy Barcelonában Lollobrigida távollétében is megtarthassák a spanyol törvények szerint érvényesnek minősülő esküvőt. A filmsztár csalás és házasságszédelgés miatt pert indított, de a bíróság elutasította keresetét, végül 2019-ben a Vatikán érvénytelenítette a házasságot.
Napjainkban visszavonultan él, római és monte carlói villái közt ingázva. Sokat jótékonykodik, 2013-ban árverésre bocsátotta ékszergyűjteményét, és az aukción befolyt 5 millió dollárral az őssejtterápiát támogatta. 1999-től az ENSZ jószolgálati nagykövete.