Ukończyła studia aktorskie w Eksperymentalnym Centrum Filmowym w Rzymie (Włochy).

W 1993 roku była członkiem jury Festiwalu Filmowego w Cannes.

Gdy miała 19 lat, została zgwałcona przez nieznajomego Francuza, a skutkiem tego były narodziny jej syna Patricka (ur. 19.10.1958), którego później adoptował Franco Cristaldi.

Napisała (z pomocą Anny Marii Mori) autobiografię "Io, Claudia - Tu, Claudia", która ukazała się w 1995 roku. W 2006 roku ukazały się jej wspomnienia (napisane z pomocą z Danièle Georget) "Le stelle della mia vita".

Sergio Leone odrzucił jej kandydaturę do roli Carol w filmie "Dawno temu w Ameryce". Ostatecznie angaż otrzymała Tuesday Weld.

Została uhonorowana następującymi odznaczeniami:
- Kawaler Legii Honorowej (Francja);
- 1992 r. - Komandor Orderu Sztuki i Literatury (Francja);
- 1995 r. - Komandor Orderu Zasługi Republiki Włoskiej;
- 1997 r. - Oficer Legii Honorowej (Francja);
- 2002 r. - Wielki Oficer Orderu Zasługi Republiki Włoskiej;
- 2008 r. - Komandor Legii Honorowej (Francja).

Brała udział w przesłuchaniach do roli Konstancji w filmie "Trzej muszkieterowie". Angaż dostała Raquel Welch.

Była przesłuchiwana do roli Georgii w filmie "West 11", jednak zdecydowano się zatrudnić bardziej rozpoznawalną Dianę Dors.

Od 1999 roku jest Ambasadorką Dobrej Woli UNESCO, zajmującą się obroną praw kobiet.

Otto Preminger rozważał ją do tytułowej roli w filmie "Święta Joanna". Angaż otrzymała Jean Seberg.

Brano ją pod uwagę do roli Fulii w filmie "Goha". Ostatecznie w postać tę wcieliła się Zina Bouzaiade, a Cardinale zagrała służącą Taj'el Ouloumę.

Rozważano jej kandydaturę do roli Anny Marii "Dallas" D'Allesandro w filmie "Hatari!". Angaż otrzymała Elsa Martinelli

Brano ją pod uwagę do tytułowej roli w filmie "Markiza Angelika". Angaż otrzymała Michèle Mercier.

Brano ją pod uwagę do roli Maxine w filmie "Mak również jest kwiatem". Angaż otrzymała Senta Berger.

Rozważano jej kandydaturę do roli Francesci Johnson w filmie "Co się wydarzyło w Madison County". Angaż otrzymała Meryl Streep.

Patricia Mazuy chciała, aby zagrała rolę pani Maintenon w filmie "Dziewczęta z Saint-Cyr". Angaż otrzymała jednak Isabelle Huppert.

Zrezygnowała z roli Trini w filmie "Appaloosa", aby móc wystąpić w "Zawodowcach". Zastąpiła ją Anjanette Comer.

Zmarła w swoim domu w Nemours (Francja).

Z nieformalnego związku z Pasqualem Squitierim ma córkę Claudię Squitieri (ur. 28.04.1979).

Reklamowała mydło marki Lux.