Originaria di Pescara e fin da piccola appassionata per la danza e per il cinema, si trasferisce a Roma, dove frequenta il Centro sperimentale di cinematografia. Dopo aver partecipato a una puntata della serie televisiva R.I.S. Roma - Delitti imperfetti 3, ottiene il ruolo da protagonista in Salvo, film vincitore del Grand Prix de la Semaine de la Critique al Festival del film di Cannes 2013 dove interpreta il ruolo di Rita, una ragazza non vedente cresciuta nella periferia di Palermo, che le ha fatto guadagnare d...visualizza tuttodiversi e importanti riconoscimenti tra cui il Globo d'oro alla miglior attrice protagonista e il Premio Guglielmo Biraghi come attrice esordiente.
Nel 2014 è stata scelta dalla regista Liliana Cavani per interpretare il ruolo di Chiara d'Assisi nella miniserie Francesco.
Nel 2015 partecipa come protagonista al film Cloro, diretto da Lamberto Sanfelice, presentato in concorso ufficiale al Sundance Film Festival di Robert Redford e alla 65ª Berlinale, nella sezione Generation. Per questo ruolo viene candidata in cinquina come migliore attrice protagonista al premio Globo d'oro 2015. Inoltre è co-protagonista femminile al fianco di Donatella Finocchiaro e Barry Ward nel film L'Accabadora, diretto da Enrico Pau. Nello stesso anno prende parte come giurata al Festival del Film di Roma 2015, sezione "Alice nella città ".
Nel 2016 le viene assegnato il premio come "Shooting Star" come miglior talento emergente europeo al Festival internazionale del cinema di Berlino. Sempre nello stesso anno gira il film La ragazza del mondo, opera prima di Marco Danieli presentato alla Mostra d' arte cinematografica di Venezia, sezione "Giornata degli autori", dove le viene assegnato dal sindacato nazionale giornalisti cinematografici il "Premio Pasinetti" come migliore attrice. Sempre per questo ruolo ottiene la candidatura come migliore attrice per il premio Globo d'oro 2017 e la candidatura come migliore attrice ai Nastri d'argento 2017, oltre a vincere il Ciak d'oro con Michele Riondino come miglior coppia dell'anno
Nel 2017 è protagonista femminile del film Non è un paese per giovani diretto da Giovanni Veronesi. L'idea del film prende spunto dalla trasmissione radiofonica dello stesso regista in onda su Radio 2. Per questo ruolo ottiene la candidatura ai Nastri d'Argento 2017 come migliore attrice protagonista.
Sempre nel 2017 ottiene il ruolo da protagonista nel film "Brutti e cattivi", opera prima del regista Cosimo Gomez, presentato alla Mostra d'arte cinematografica di Venezia 2017 nella sezione "Orizzonti".
Viene inoltre scritturata come protagonista per interpretare il ruolo di Baldwin nella serie americana "Counterpart",diretta dal regista Morten Tyldum al fianco del premio Oscar J.K. Simmons.
Nell'ottobre dello stesso anno torna in Italia per girare "In viaggio con Adele", opera prima del regista Alessandro Capitani. Il film attualmente è in fase di post-produzione.
