Алессандра Амбросио родилась в семье итальянца и польки в Эрешине в 1981 году. В детстве будущая модель переживала из-за больших ушей, причем так сильно, что пришлось даже прибегнуть к пластической хирургии. Зато когда проблема разрешилась, 12-летняя Амбросио, уверенная в своей привлекательности, поступила в модельную школу. Как оказалось, не зря: через три года девушка стала финалисткой конкурса Elite Model Look и счастливой обладательницей контракта с агентством.

После появления на обложке ELLE в Бразилии Амбросио получила приглашения к участию в рекламных кампаниях ведущих брендов, в числе которых — Christian Dior, Ralph Lauren, Revlon, Giorgio Armani.
На сегодняшний день в портфолио модели работа с несколькими десятками мировых марок и обложки ведущих fashion-изданий. Она стала «ангелом» Victoria's Secret. Топ-модель часто появляется в телевизионных шоу, посвященных моде. Например, ее можно было видеть в America's Next Top Model и в качестве судьи в программе The Tyra Banks Show. Глянцевые журналы не раз вносили ее в списки «самых красивых» и «самых сексуальных».


В середине 2000-х на рынке появилась линия купальников под маркой Alessandra Ambrosio by Sais, которая за первый месяц продала более 10 тысяч комплектов. Она также сотрудничала с брендом Revolve.


В 2012 году Алессандра приняла участие в церемонии закрытия XXX летних Олимпийских игр в Лондоне, где представляла следующую принимающую Игры страну — родную Бразилию.


В 2017-м Амбросио объявила о завершении карьеры, но осенью 2024-го вернулась на подиум — в качестве модели на шоу Victoria's Secret.