Als junge österreichische Kaiserin Elisabeth rührte sie in den Sissi-Filmen seit 1955 ein Millionenpublikum. Das Nachkriegsdeutschland hatte seinen Teenager-Star, der bereits als Vierzehnjährige - protegiert von der Mutter - in Hans Deppes "Wenn der weiße Flieder wieder blüht" (1953) ihr Filmdebüt gab. 1954 weckte Ernst Marischkas Gefühlskino "Mädchenjahre einer Königin" weitere Sehnsüchte. Mit Horst Buchholz dreht sie 1957 den für seine Zeit freizügigen Liebesfilm "Monpti". Deutschland schwelgte im Kitsch und in Gefühlen. Auf der Suche nach tieferen Rollen dreht Romy Schneider mit Luchino Visconti den amourösen Episodenfilm "Boccaccio 70" (1961) und überzeugt unter der Regie von Orson Welles in der Kafka-Verfilmung "Der Prozess" (1962).
An der Seite von Alain Delon, mit dem sie eine leidenschaftliche Beziehung verbindet, dreht sie den Film "Christine" (1958). Auch der Film "Die Sieger" (1963) setzt auf eine neue, erotische Romy Schneider und zeigt sie in der Rolle einer Prostituierten. In den Studios ist man von der Professionalität der Deutschen recht angetan. Das US-Publikum jedoch nimmt die Filme mit ihr nicht an. Ihr Weg führt sie zurück nach Frankreich. Die Trennung von Alain Delon 1963 wirft sie zwar zurück, im französischen Kino aber läuft Romy Schneider Ende der Sechzigerjahre zu ihrer Höchstform auf und erntet Starruhm.
"Die Dinge des Lebens" (1969, Regie: Claude Sautet) und weitere Sautet-Produktionen ("Das Mädchen und der Kommissar" (1970), "César und Rosalie" (1972), "Mado" (1975) und "Eine einfache Geschichte" (1977) sind Karriere-Höhepunkte mit der gereiften Romy Schneider. Sie spielt tragende, eigenständige Rollen.
Als unabhängige, bezaubernde Frau tritt sie in dem sinnlichen Film "Der Swimmingpool" (1969) auf. In "Das wilde Schaf" (1973) ist sie die Traumfrau, die als Spielball missbraucht wird. In "Trio Infernal" (1974) spielt Romy Schneider an der Seite von Michel Piccoli eine geldgierige Gouvernante, die vor keiner noch so grausigen Mordtat zurückschreckt.
Für ihre Rolle der desillusionierten Pornostarstellerin Nadine Chevalier in Andrzej Zulawskis "Nachtblende" (1974) wird Romy Schneider mit dem César, dem französischen Oscar, als beste Darstellerin des Jahres ausgezeichnet. Claude Chabrol dreht mit ihr den Krimi "Die Unschuldigen mit den schmutzigen Händen" (1974). Ihre Rolle neben Philippe Noiret in "Abschied in der Nacht" (1975) ist kurz. Der Film aber wird in Frankreich als bester Film des Jahres gefeiert. In Pierre Granier-Deferres "Die Frau am Fenster" (1976) ist Romy Schneider einmal mehr die leidenschaftlich Liebende, die kraftvoll alle Hindernisse aus dem Weg räumen will.
Es folgen ein grandioser Gastauftritt in dem Film "Mado" (1976) und überzeugende Leistungen in der Böll-Verfilmung "Gruppenbild mit Dame" (1977), der den Bundesverdienstpreis erhielt. In Bertrand Taverniers preisgekröntem Debütfilm "Der gekaufte Tod" (1979) spielt Romy Schneider eine todkranke Schriftstellerin, deren Sterben von einem intriganten TV-Sender gefilmt werden soll. 1980 bringt ihr die Paraderolle der lesbischen "Die Bankiersfrau" Emma Eckhert noch einmal die Auszeichnung mit dem César ein. Der hervorragende Psychothriller "Das Verhör" (1981, mit Lino Ventura und einem grandiosen Michel Serrault) zeigt sie nur in einer Nebenrolle. Ihr letzter Film,"Die Spaziergängerin von Sans-Souci" (1981) Regie: Jacques Rouffio) wird in einem Jahr schwerer Lebenskrisen (u. a. der Unfalltod ihres Sohnes) noch einmal ein großes Leinwandmelodram, mit einer liebenden, gedemütigten, leidenden und kämpfenden Romy Schneider.
Sie war in erster Ehe (1966 bis 1975 Scheidung) mit dem Berliner Theaterregisseur Harry Meyen verheiratet, der sich 1979 das Leben nahm. Aus dieser Ehe stammt ihr verunglückter Sohn David Christopher. Mit David Biasini hat sie ein Jahr später nach einer Fehlgeburt (1976) die gemeinsame Tochter Sarah. Am 29. Mai 1982 wurde Romy Schneider tot in ihrem Appartment aufgefunden. Obwohl die offizielle Todesursache Herzversagen war, glauben viele an einen Selbstmord.
Weitere Filme mit Romy Schneider: "Feuerwerk" (1954), "Der letzte Mann", "Die Deutschmeister" (beide 1955), "Robinson soll nicht sterben", "Sissi - Die junge Kaiserin", "Kitty und die große Welt" (alle 1956), "Scampolo", "Sissi - Schicksalsjahre einer Kaiserin" (beide 1957), "Die Halbzarte", "Mädchen in Uniform" (beide 1958), "Die schöne Lügnerin", "Nur die Sonne war Zeuge" (ungenannt), "Ein Engel auf Erden", "Katja, die ungekrönte Kaiserin" (1959), "Der Kampf auf der Insel" (1962), "Der Kardinal" (1963), "Leih' mir Deinen Mann", "Was gibt's Neues, Pussy?" (beide 1964), "Halb elf in einer Sommernacht", "Schornstein Nr. 4" (beide 1966), "Spion zwischen zwei Fronten" (1967), "Ein Pechvogel namens Otley" (1968), "Inzest" (1969), "Die Geliebte des anderen", "Bloomfield", "La Califfa" (alle 1970), "Das Mädchen und der Mörder" (1971), "Ludwig II." (1972), "Nur ein Hauch von Glück", "Sommerliebelei" (beide 1973), "Blutspur" (1978), "Die Liebe einer Frau" (1979), "Die zwei Gesichter einer Frau" (1981), "Die Hölle von Henri-Georges Clouzot" (Dokumentation, mit Archivmaterial, 2009).