Była córką angielskiej działaczki politycznej Marion Cave oraz Carlo Rosselliego, włoskiego historyka i antyfaszysty. Śmierć ojca (w 1937 roku Carlo Rosselli oraz jego brat Nello zostali zamordowani przez przedstawicieli organizacji La Cagoule) spowodowała, że mieszkała w Szwajcarii, Anglii i Stanach Zjednoczonych, dopiero w 1948 roku wróciła do Włoch i osiadła w Rzymie. Studiowała literaturę, filozofię i teorię muzyki. Podejmując próby tłumaczenia literatury angielskiej, nawiązała kontakty ze środowiskiem artystycznym, z którego później powstała awangardowa Gruppo 63. Wiersze Amelii Rosselli, publikowane w latach 60. w pismach literackich, sprawiły, że docenili ją m.in. Pier Paolo Pasolini, Andrea Zanzotto oraz Giovanni Raboni(inne języki). Pisała po włosku, ale często używała angielskich i francuskich zwrotów, a także elementów gramatyki i składni tych języków.
Cierpiała na nawracające zaburzenia depresyjne, 11 lutego 1996 popełniła samobójstwo, skacząc przez okno z piątego piętra.