Après l'Accademia di Arte Drammatica et quelques spectacles de théâtre, Margherita Buy débute au cinéma en 1986 avec
La Seconda Notte de Nino Bizzarri.
Cinq ans plus tard, elle reçoit le Nastro d'Argento de la meilleure actrice et le David di Donatello pour
Le Chef De Gare de Sergio Rubini.
Elle travaille avec certains des plus grands réalisateurs italiens, de Daniele Luchetti à Carlo Verdone, de Mario Monicelli à Cristina Comencini et Paolo Virzì.
En 1999, elle remporte un second David di Donatello avec
Hors Du Monde de Giuseppe Piccioni ; un autre Nastro d’Argento lui est décerné pour son rôle dans
Tableau De Famille de Ferzan Ozpetek.
Le succès constant de Margherita Buy est confirmé en 2005 par
Leçons D'Amour à L'Italienne de Giovanni Veronesi et
I Giorni Dell’abbandono de Roberto Faenza.
Autant à l'aise dans la comédie que dans des rôles dramatiques, l’actrice interprète en 2006
Le Caïman de Nanni Moretti,
L'Inconnue de Giuseppe Tornatore et
Commediasexi d'Alessandro D’Alatri.
Ses apparitions télévisuelles sont également de très grande qualité : on la retrouve, entre autres, dans
Incompreso sous la direction de Enrico Oldoini et
Le commissaire Maigret de Renato De Maria.
En 2008 elle est à l'affiche de
Saturno Contro.
