Elle débute au cinéma en Italie sous la direction de Steno.
Brigitte Bardot a raconté dans le premier tome de ses mémoires cette période où elles cachetonnaient ensemble à Cinecitta et la star française souligne que Andress était beaucoup plus belle qu'elle. Elles ont d'ailleurs toutes deux travaillé avec Steno et
Murray Head garde un souvenir ébloui des deux femmes très amies, vivant comme des nonnes dans la ville du plaisir.
Elle vient d'être dirigée à la télévision par
Ida Lupino quand elle devient l'un des principaux sex-symbols des années 1960 grâce à l'une des scènes les plus célèbres du cinéma occidental : sa sortie de l'eau en bikini blanc dans le premier film de James Bond, où elle tient le rôle de Honey Ryder.
James Bond 007 contre Dr. No lui apporte un Golden Globe et une notoriété mondiale. Andress pour ce rôle est considérée comme la quintessence de la James Bond Girl avec un statut d'icône particulière. Son fameux bikini a été vendu 35 000 livres aux enchéres en 2001.
Dans la foulée de James Bond, elle est la partenaire d'un autre dieu vivant :
Elvis Presley, puis de
Frank Sinatra et
Dean Martin. Elle travaille avec son mari,
John Derek, et s'illustre notamment dans la comédie : Quoi de neuf, Pussycat ?, Les Tribulations d'un Chinois en Chine, première incursion dans le cinéma français, plus tard Casino Royale, un James Bond parodique pour lequel elle gagne un Vesper Lynd, en Italie Pas folles, les mignonnes de Luigi Zampa, et dans L'Arnaqueuse face au Britannique
Stanley Baker.
Jusqu'au début des années 70, elle varie ses emplois : film d'anticipation (La Dixième Victime avec
Marcello Mastroianni), guerre (Le Crépuscule des aigles avec
George Peppard), western (
Soleil rouge avec
Alain Delon et Toshiro Mifune - qui marque ses retrouvailles avec
Terence Young, le directeur du premier James Bond) et aventures exotiques (L'Etoile du Sud d'après Jules Verne avec
Orson Welles).
A partir de 1973, elle travaille surtout en Italie. Elle poursuit dans la comédie avec Ursula l'anti-gang et ose une composition nettement érotique dans Défense de toucher en 1975. La star explore la même veine érotique dans une série de films d'aventures exotiques : Safari Express de
Duccio Tessari, Les Sorciers de l'île aux singes, Africa Express,
La Montagne du dieu cannibale. Le sex symbol qui rivalisait hier avec
Anita Ekberg et
Virna Lisi se confronte à présent avec
Laura Antonelli et
Sylvia Kristel dans Les Ogresses de Zampa, et l'ancienne partenaire de
David Niven, Peter O'Toole et
Jean-Paul Belmondo est entourée de jeunes premiers (
Marc Porel,
Fabio Testi,
Giuliano Gemma...).
Au cours de sa carrière éclectique, Ursula Andress a joué Joséphine de Beauharnais, Louise de la Vallière et Marie-Antoinette - ce qui instaure un rapport particulier entre elle et la France - mais aussi la mythique She de H. Rider Haggard et Aphrodite, la déesse de l'amour, dont elle fut une incarnation, au même titre que
Rita Hayworth ou
Ava Gardner avant elle, à une époque tout à fait différente cependant, qui vit la libération des moeurs et l'explosion de la pornographie. Si dès 1965, elle a posé nue pour le magazine Playboy l'actrice a toujours su maintenir sa carrière à un niveau estimable (dirigée par Serge Bondartchouk), même si dans les années 80 elle est devenue la partenaire de
Bud Spencer et
Aldo Maccione dans des oeuvres de second ordre.
En 1988, la série Falcon Crest lui permet de démontrer un sex appeal intact - une spécialité de la série qui accomplira la même oeuvre concernant
Gina Lollobrigida,
Kim Novak et
Lauren Hutton. Comeback sans lendemain réel. Elle retrouve Peppard dans un téléfilm puis se fait remarquer, de manière très caricaturale, dans La Caverne de la Rose d'Or.