Alice Rohrwacher wurde in Fiesole als Tochter eines Deutschen und einer Italienerin geboren. Ihre Schwester ist die Schauspielerin Alba Rohrwacher. Sie studierte Literatur und Philosophie in Turin. Im Jahr 2005 wirkte sie als Drehbuchautorin, Kamerafrau und Cutterin bei dem Dokumentarfilm Un piccolo spettacolo von Pierpaolo Giarolo mit. Ihr erster Film als Regisseurin war 2006 die Dokumentation Checosamanca.
2011 erschien ihr Spielfilmdebüt Für den Himmel bestimmt (Corpo celeste), das bei den Internationalen Filmfestspielen von Cannes 2011 in der Reihe Quinzaine des réalisateurs aufgeführt wurde. Für diesen Film erhielt Rohrwacher einen Nastro d’Argento für die Beste Nachwuchsregie sowie beim Göteborg International Film Festival den Ingmar Bergman International Debut Award.
Das 2014 entstandene Sozialdrama Le meraviglie, eine italienisch-schweizerisch-deutsche Koproduktion, wurde bei den Filmfestspielen von Cannes 2014 mit dem Großen Preis der Jury ausgezeichnet.
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