Après avoir étudié le chant, la musique et la danse, elle débute à 16 ans comme chanteuse de cabaret et se produit ensuite dans des revues. Elle suit les cours d’art dramatique de Catherine Fontenay et foule ses premières scènes de théâtre.

Débutant au cinéma en 1951, Magali Noël se fait remarquer en 1955 dans Du rififi chez les hommes, de Jules Dassin. Elle impose progressivement ses talents de comédienne pulpeuse au tempérament de feu dans Razzia sur la chnouf d’Henri Decoin, Les Grandes Manoeuvres de René Clair, Elena et les Hommes de Jean Renoir.

Au cinéma, elle prend une nouvelle dimension en incarnant l’un des symboles des fantasmes sexuels de Federico Fellini dans La Dolce Vita (1960), Satyricon (1969) et surtout Amarcord (1973), où elle campe une inoubliable pin-up de province au surnom évocateur : Gradisca (« Goûtez-y »).

Malgré un rôle principal dans Z de Costa-Gavras, Palme d’Or à Cannes en 1968, et de grands succès au théâtre, elle retient moins par la suite l’attention des producteurs. Elle retourne alors avec succès au music-hall. Et de jeunes réalisateurs français lui donnent des rôles à la mesure de sa sensibilité : Les Rendez-vous d’Anna (1978) (Chantal Akerman), La Mort de Mario Ricci (1982) (Claude Goretta), Pentimento (1989) (Tonie Marshall), Andrzej Zulawski (La Fidélité), Jonathan Demme (La Vérité sur Charlie)...