Nata a Pescara e cresciuta nella vicina Francavilla al Mare fin da piccola appassionata per la danza e per il cinema, si trasferisce a Roma, dove frequenta il Centro sperimentale di cinematografia. Dopo aver partecipato a una puntata della serie televisiva R.I.S. Roma – Delitti imperfetti 3, ottiene il ruolo di protagonista in Salvo, film vincitore del Grand Prix de la Semaine de la Critique-Festival del film di Cannes 2013 dove interpreta il ruolo Rita, ragazza non vedente, che le ha fatto guadagnare diversi e importanti riconoscimenti tra cui il Globo d’oro alla miglior attrice e il Premio Guglielmo Biraghi come attrice esordiente.
Nel 2014 è stata scelta dalla regista Liliana Cavani per interpretare il ruolo di Chiara d’Assisi nella miniserie Francesco.
Nel 2015 partecipa al film Cloro, diretto da Lamberto Sanfelice, presentato in concorso ufficiale al Sundance Film Festival di Robert Redford e alla 65ª Berlinale, nella sezione Generation. Per questo ruolo viene candidata in cinquina come migliore attrice protagonista al premio Globo d’oro 2015. Inoltre è co-protagonista femminile al fianco di Donatella Finocchiaro e Barry Ward nel film L’Accabadora, diretto da Enrico Pau.
Sempre nello stesso anno gira il film La ragazza del mondo, opera prima di Marco Danieli presentato alla Mostra d’arte cinematografica di Venezia nella sezione “Giornata degli autori”, dove le viene assegnato dal sindacato nazionale giornalisti cinematografici il “Premio Pasinetti” come migliore attrice. Sempre per questo ruolo ottiene la candidatura come migliore attrice per il premio Globo d’oro 2017 e la candidatura come migliore attrice ai Nastri d’argento 2017, oltre a vincere il Ciak d’oro con Michele Riondino come miglior coppia dell’anno.
Nel 2017 è protagonista del film Non è un paese per giovani diretto da Giovanni Veronesi. Per questo ruolo ottiene la candidatura ai Nastri d’Argento 2017 come migliore attrice protagonista. Sempre nel 2017 ottiene il ruolo da protagonista nel film “Brutti e cattivi”, opera prima del regista Cosimo Gomez, presentato alla Mostra d’arte cinematografica di Venezia 2017 nella sezione “Orizzonti”. Viene poi scritturata per interpretare il ruolo di Baldwin nella serie TV statunitense Counterpart, diretta dal regista Morten Tyldum.
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