Fille de Carlo Rosselli et Marion Cave, Amelia Rosselli naît à Paris durant l'exil de son père, militant antifasciste cofondateur du mouvement Giustizia e Libertà. L'assassinat de son père (1937) marque durablement Amelia Rosselli qui souffrira toute sa vie de troubles psychiques qui la poussent au suicide le 11 février 1996.

Pendant la guerre, la famille est ballotée de France en Suisse, de Suisse en Angleterre, puis aux États-Unis, où Amelia Rosselli se familiarise avec les grands noms de la littérature anglo-saxonne, James Joyce, Ezra Pound, Sylvia Plath. Mais plus que la littérature, c'est d'abord la musique qui la passionne.

Après guerre, à la mort de sa mère, elle se rend pour la première fois en Italie. Mais ce n'est que dans les années 1950 qu'elle décide de s'installer définitivement à Rome. Parlant et écrivant en trois langues (français, anglais, italien), elle hésite longtemps entre les langues. Elle écrira en italien et anglais (voir son recueil Sleep)

Cousine d'Alberto Moravia, fille d'un personnage illustre, elle s'insère rapidement dans la vie culturelle de la capitale italienne, et devient une proche du Gruppo 63. Elle ne fera toutefois jamais partie officiellement du Gruppo 63. En 1962 elle rencontre Pier Paolo Pasolini qui rédige une préface à ses poèmes, ce qui lui permet de publier Variations de guerre chez Garzanti en 1964. Suivent Serie Ospedaliera, Documento, Appunti Sparsi e Persi, qui finissent de l'inscrire dans une modernité poétique qui fait d'elle une des voix les plus importantes de la poésie italienne de la seconde moitié du XXe siècle.