Mannequin pour des magazines de presse féminine, Dominique Sanda, âgée d'à peine dix-sept ans, est repérée par Robert Bresson qui lui donne le rôle principal de la Femme douce (1968).
Révélée par sa première expérience cinématographique, Dominique Sanda poursuit sa carrière avec Premier amour (1969) de Maximilian Schell, puis avec Le Conformiste (1970) de Bernardo Bertolucci. Salués par la critique, ces deux films contribuent à accroître la notoriété de l'actrice qui n'a pas encore vingt ans. " Adoptée " par les cinéastes italiens, elle tourne pour eux de nombreux films dont Le Jardin des Finzi Contini (1970) de Vittorio De Sica, Violence et Passion (1974) de Luchino Visconti, 1900 (1974) de Bernardo Bertolucci ou L'Héritage (1975) de Mauro Bolognini. Elle joue également dans des films anglophones : Le Piège (1972) de John Huston avec Paul Newman et James Mason, Damnation Alley (1976) de Jack Smight. La fin des années 1970 marque son retour vers les cinéastes français. Elle prête sa grâce et son allure féline au Voyage en douce (1979) de Michel Deville, où elle accroît la dimension érotique du film. Manipulatrice et cynique dans Les Ailes de la colombe (1980) de Benoît Jacquot, elle travaille à nouveau avec ce réalisateur pour
Dominique Sanda interprète plusieurs téléfilms, dont La Naissance du jour (1980) de Jacques Demy ou Albert Savarus (1992) d'Alexandre Astruc.
Courts métrages 1984 | Weg naar Bresson (De) | Leo De Boer, Jurriën Rood |
| 1986 | Interprètes de Bresson = Interprètes des films de Robert Bresson | Michèle Brujaille |
Longs métrages| 1968 | Une femme douce | Robert Bresson |
| 1969 | Conformista (Il) Le Conformiste | Bernardo Bertolucci |
| 1969 | Erste Liebe | Maximilian Schell |
| 1970 | Giardino dei Finzi-Contini (Il) Le Jardin des Finzi-Contini | Vittorio De Sica |
| 1970 | Notte dei fiori (La) [La Nuit des fleurs] | Gian Vittorio Baldi |
| 1971 | Sans mobile apparent | Philippe Labro |
| 1972 | Impossible objet (L') | John Frankenheimer |
| 1972 | Mackintosh Man (The) Le Piège | John Huston |
| 1973 | Steppenwolf Le Loup des steppes | Fred Haines |
| 1974 | Gruppo di famiglia in un interno Violence et passion | Luchino Visconti |
| 1974 | Novecento 1900 | Bernardo Bertolucci |
| 1975 | Berceau de cristal (Le) | Philippe Garrel |
| 1975 | Bertolucci secondo il cinema | Gianni Amelio, Bernardo Bertolucci |
| 1975 | Eredità Ferramonti (L') Héritage | Mauro Bolognini |
| 1976 | Al di là del bene e del male Au delà du Bien et du Mal | Liliana Cavani |
| 1976 | Damnation Alley Les Survivants de la fin du monde | Jack Smight |
| 1977 | Chanson de Roland (La) | Frank Cassenti |
| 1977 | Utopia | Iradj Azimi |
| 1978 | Navire night (Le) | Marguerite Duras |
| 1979 | Cabo Blanco | J. Lee Thompson |
| 1979 | Voyage en douce (Le) | Michel Deville |
| 1980 | Ailes de la colombe (Les) | Benoît Jacquot |
| 1982 | Indiscrétion (L') | Pierre Lary |
| 1982 | Une chambre en ville | Jacques Demy |
| 1983 | Poussière d'empire | Lê Lâm |
| 1984 | Matelot 512 (Le) | René Allio |
| 1986 | Corps et biens | Benoît Jacquot |
| 1986 | Mendiants (Les) | Benoît Jacquot |
| 1988 | Guerriers et captives | Edgardo Cozarinsky |
| 1989 | In una notte di chiaro di luna | Lina Wertmüller |
| 1990 | Naissance d'un Golem : Carnet de notes | Amos Gitai |
| 1990 | Tolgo il disturbo Valse d'amour | Dino Risi |
| 1990 | Viaje (El) Le Voyage | Fernando E. Solanas |
| 1990 | Yo, la peor de todas Moi, la pire de toutes | Maria Luisa Bemberg |
| 1992 | Grüne Heinrich (Der) Henri le vert | Thomas Koerfer |
| 1992 | Rosen-Emil | Radu Gabrea |
| 1993 | Nobody's Children Les Enfants de la honte | David Wheatley |
| 1994 | Brennendes Herz | Peter Patzak |
| 1995 | Univers de Jacques Demy (L') | Agnès Varda |
| 1998 | Garage Olimpo | Marco Bechis |
| 1999 | Rivières pourpres (Les) | Mathieu Kassovitz |
| 2000 | Island of the Mapmaker's Wife (The) | Michie Gleason |
| 2007 | Suster N | Viva Westi |
| 2012 | Un beau dimanche | Nicole Garcia |
| 2013 | Saint-Laurent | Bertrand Bonello |