Nata a Torino il 24 aprile 1971, si trasferisce a Roma per frequentare i corsi di recitazione di Beatrice Bracco e successivamente il Centro sperimentale di cinematografia. In seguito va a New York, frequenta l’Actors Studio.

Gli anni novanta

Nel 1994 debutta nel cinema con il cortometraggio Effetto, seguito nel 1995 da Palermo Milano – Solo andata. Il successo arriva con la parte di Naima, l’esperta di hardware di Nirvana (1997).

Nel 1998 è protagonista del film Viol@, nel quale interpreta una giovane donna che si appassiona al sesso virtuale on line, in piena era del boom di Internet: il film non viene accolto con critiche esaltanti, ma la performance di Stefania Rocca è molto apprezzata ed ottiene un buon riscontro di pubblico.]. Nello stesso anno partecipa al programma televisivo Totem di Alessandro Baricco e Gabriele Vacis, in onda per due puntate (21 e 28 dicembre) su Raidue.

Nel 1999 recita una parte nel film Il talento di Mr. Ripley.

Gli anni 2000

Nel 1999 è protagonista, insieme ad Alessia Merz e Flavia Vento, degli spot per la campagna di privatizzazione dell’Enel e nel 2000 è nel cast di Pene d’amor perdute. Nel 2002 recita nel film Heaven. Il film ottiene consensi di critica e pubblico[5]. Nel 2002 è inoltre al fianco di Fabio Volo in Casomai. La pellicola è accolta con particolare entusiasmo da parte del pubblico. Nel 2004 recita ne Il cartaio di Dario Argento e ne L’amore è eterno finché dura. Nel 2005 è nel cast de La bestia nel cuore. Il film riceve diversi premi e nomination, tra cui una nomination al David di Donatello a Stefania Rocca come miglior attrice non protagonista. Nel 2006 torna infine a lavorare con Alessandro D’Alatri in Commediasexi. Nel 2007 è nel cast di Go Go Tales e tra il 2008 e il 2009 è protagonista insieme ad Emilio Solfrizzi della serie tv Tutti pazzi per amore, in cui interpreta il ruolo di Laura Del Fiore.

Gli anni 2010

Nel 2011 è protagonista della fiction televisiva Edda Ciano e il comunista, insieme ad Alessandro Preziosi e nel 2012 è uno dei personaggi principali di Una grande famiglia, serie televisiva di Rai 1, dove interpreta Chiara, a fianco di Stefania SandrelliGianni Cavina e Alessandro Gassmann. Nel 2013 torna al cinema con la pellicola Il terzo tempo diretta da Enrico Maria Artale, e nello stesso torna in TV con la seconda stagione di Una grande famiglia e a fianco di Luca Zingaretti in Adriano Olivetti – La forza di un sogno.

Nel 2014 prende parte al film Scusate se esisto! con Raoul Bova e Paola Cortellesi, mentre l’anno dopo torna a interpretare Chiara nella terza serie di Una grande famiglia sempre su Rai 1.

Nel 2018 prende parte alla tredicesima edizione del talent show di Rai Uno Ballando con le stelle.

Nella sua carriera ha ottenuto 2 candidature al David di Donatello, 2 candidature al Nastro d’argento, 1 vittoria e 2 candidature al Globo d’oro, 1 vittoria e 2 candidature al Roma Fiction Fest.

Vita privata 

Sorella di Silvia Rocca, dopo aver vissuto a Parigi, si trasferisce a Milano. Dal 2005 è compagna dell’imprenditore Carlo Capasa da cui ha avuto due figli: Leone Ariele, nato nel 2007 e Zeno nato nel 2010.