Maya Sansa nasce a Roma il 25 settembre 1975. Dal 1989 al 1994 studia teatro con Alessandro Fabrizi e dal 1996 al 1999 frequenta la Guildhall School of Music and Drama di Londra. Tornata in Italia, viene scoperta da Marco Bellocchio che la vuole come protagonista del suo film "La balia" (1999). La sua performance sarà così intensa da metterla in lizza per il Nastro 6 d'Argento come miglior attrice non protagonista. Per Bellocchio ha interpretato anche la brigatista coinvolta nel rapimento di Aldo Moro in "Buongiorno, notte" (2003); anche questo ruolo si rivela una grande prova per l'attrice, che verrà candidata come miglior attrice protagonista sia per il David di Donatello che per il Nastro d'Argento. Voluta da Marco Tullio Giordana, recita nel suo film "La meglio gioventù" (2003), riuscendo a ottenere il Nastro D'Argento come miglior attrice protagonista. Una nuova nomination ai David di Donatello arriva con il film di Carlo Mazzacurati "L'amore ritrovato" (2004), poi comincia a lavorare anche in Francia, partecipando a numerose pellicole, fra cui un film tv di Claude Goretta Sartre, "L'âge des passiones" (2006). Per la televisione è da ricordare "Einstein" (2007) firmato da Liliana Cavani, per la quale vince il premio come miglior attrice al Roma Fiction Festival 2009. Nel 2010 la troviamo in "L'uomo che verrà" di Giorgio Diritti, "La pecora nera" di Ascanio Celestini e "Un altro mondo" di e con Silvio Muccino. Attualmente vive a Parigi e partecipa a produzioni francesi e italiane, tra cui "Il primo uomo" di Gianni Amelio (ruolo per cui si aggiudica un David di Donatello come miglior attrice non protagonista) e il film francese "Molière in bicicletta" di Philippe Le Guay. Per la televisione, tra il 2014 e il 2016 Maya è tra i protagonisti di "Tutto può succedere" di Lucio Pellegrini e di "In Treatment 2" di Saverio Costanzo.