Клаудия Кардинале, урождённая Клод Жозефин Роз Кардинале, родилась и выросла в Тунисе в семье итальянских эмигрантов. Её родным языком был французский. Её дебют в кино состоялся в 1958 году в фильме Марио Моничелли "Обычные незнакомцы".
За свою долгую карьеру актриса снялась более чем в ста фильмах, включая такие шедевры, как "Рокко и его братья" Лукино Висконти, "8 с половиной" Федерико Феллини и "Однажды на Диком Западе" Серджо Леоне. Она также приняла участие в советском фильме "Красная палатка" Михаила Калатозова. Последней работой Кардинале стала картина "Римские свидания" Эллы Лемхаген, вышедшая в 2015 году.
В своей карьере актриса сотрудничала с великими мастерами экрана, такими как Марчелло Мастрояни, Марлон Брандо, Ален Делон и Брижит Бардо.
Агентство ANSA называет Клаудию Кардинале "последней из великих звёзд итальянского кино золотого века".
Актриса была отмечена множеством престижных наград, включая три "Серебряные ленты", "Золотого льва" (главную награду Венецианского кинофестиваля), "Золотого медведя" (Берлинский кинофестиваль) и российскую премию "Золотой орёл". Также она была награждена орденами "За заслуги перед Итальянской республикой" и Почётного легиона.
Кроме актёрской работы, Клаудия Кардинале стала соавтором двух книг. С марта 2000 года она выполняла обязанности посла доброй воли ЮНЕСКО по защите прав женщин.
Актриса была дважды замужем: за кинопродюсером Франко Кристальди с 1966 по 1975 годы и за режиссёром Паскале Скуитьери с 1975 по 2017 годы. В первом браке у неё родилась дочь Клаудия. Кроме того, у Кардинале есть внебрачный сын Патрик, который появился на свет в результате изнасилования в 1958 году.