Nasceu em Florença em 19 de junho de 1950. Seu pai era advogado florentino e sua mãe, Fulvia, estudava línguas antigas. Seu avô materno foi o compositor Alfredo Casella. Ela se mudou para Roma no final dos anos 1960.

Em 1970, participou do programa de variedades da televisão Babau em quatro episódios, escritos por Paolo Poli e Ida Omboni e dirigidos por Vito Molinari. Por causa do conteúdo do programa considerado ultrajante na época, o programa foi "arquivado" e transmitido apenas pela RAI seis anos depois. No início dos anos 70, Nicolodi teve um trabalho significativo no cinema e teatro, sob a orientação de Elio Petri. Também no mesmo ano, Nicolodi participou de algumas produções televisivas.

Nicolodi estrelou em cinco filmes dirigidos por Dario Argento entre 1975 e 1987: Deep Red (1975), Inferno (1980), Tenebrae (1982), Phenomena (1985) e Opera (1987). Ela também tem um crédito co-escrito em Suspiria. Notavelmente, Nicolodi estrelou Shock, o filme final do diretor de terror italiano Mario Bava. Depois que seu relacionamento com Argento terminou em 1985, Nicolodi participou de alguns filmes de suspense/terror ocasionais (Paganini Horror, The Picture of Joy), explorando sua aura de dama negra do gênero em alguns filmes e, nos últimos anos, filmes dirigidos por sua filha, Asia Argento.

Filhas: Asia Argento, Anna Ceroli
Netos: Anna Lou Castoldi, Nicola Giovanni Civetta
Ex-Parceiro: Dario Argento