Daniela Bianchi est la fille unique d'un colonel de l'armée italienne. Elle fait de la danse et se présente à de nombreux concours de beauté. C'est ainsi qu'elle commence une carrière dans le mannequinat. Elle est Miss Rome et première dauphine Miss Univers en 1960.
Elle prête sa silhouette au personnage Tatiana Romanova dans le second épisode de la série James Bond,
Bons baisers de Russie (1963). Sa voix, à cause de son trop fort accent, est doublée par Barbara Jefford. Ce rôle marque l'apogée de sa courte carrière.
Elle apparaît dans trois longs métrages avant d'obtenir son rôle dans Bons Baisers de Russie. Juste avant le film, elle avait passé un mois à Moscou en tant que mannequin. Daniela Bianchi a bien failli perdre le rôle au cours du tournage : En effet, elle eut un accident de voiture forçant le réalisateur
Terence Young à changer le plan de tournage de manière à lui laisser deux semaines pour que les égratignures qui marquent son visage cicatrisent. Elle reçoit ensuite de nombreuses propositions pour jouer dans d'autres films du même genre que 007: Le tigre aime la chair fraîche (1964), Barbouze chérie, Mission spéciale Lady Chaplin (1966), Opération Kid Brother, Requiem for a Secret Agent (1967) et Scacco internazionale (1968).
Elle quitte le monde du cinéma en 1970, lorsqu'elle se marie avec un grand armateur génois, à qui elle donnera un fils.