1915. augusztus 29-én Svédország fővárosában, Stockholmban született. Kétéves volt, amikor édesanyja, meghalt. 13 éves koráig édesapja nevelte, majd annak halála után rokonokhoz került. A stockholmi Királyi Drámai Színházban tanult.
Első kis szerepét 1934-ben kapta az Óváros grófja című filmben. Tucatnyi svéd filmszerep után 1939-ben választotta ki David O. Selznick egy korábbi, 1936-ban készült svéd nyelvű filmje, az Intermezzo angol nyelvű remake-jének főszerepére. A film hatalmas siker lett és Hollywood felfigyelt a színésznőre. Néhány svéd, és három sikeres amerikai film után az 1942-es, klasszikussá vált Casablancában Humphrey Bogart oldalán játszott.
Két évvel később megkapta az első Oscar-jelölését az Akiért a harang szól filmszerepéért. A rákövetkező évben pedig át is vehetett a legjobb színésznőnek járó aranyszobrot a Gázláng című filmbeli alakításáért. Az egymás után harmadik jelölését a Szent Mary harangjaiban nyújtott alakításáért kapta. 1948-ban negyedszerre jelölték a Szent Johannáért.
Bergman 1949-ben ismerkedett meg Roberto Rossellini filmrendezővel. A Stromboli filmjében szerepelve egymásba szerettek, és a színésznő elhagyta érte a férjét és a lányát. Összeházasodtak Rossellinivel, három gyermekük született: Isotta és Isabella Rossellini ikerlányai, akik színésznők lettek és egy fia, Roberto Ingmar Rossellini. A viszonyukat botrányosnak találta mind Hollywood, mind a közvélemény. Bergmant, aki a házasságkötéskor már terhes volt, az Egyesült Államok elhagyására kényszerítették.
1956-ban Bergman dicsőségesen tért vissza Kaliforniába, amikor az Anasztázia főszerepéért megkapta a második Oscar-díját. Bár karrierje szárnyalt, házassága tönkrement és 1956-ban elvált Rossellinitől. Harmadik férje a svéd származású Lars Schmidt színházi producer lett, akivel 1957-től 1976-ig voltak házasok.
A harmadik Oscart az 1974-es Gyilkosság az Orient Expresszen legjobb mellékszereplőjeként kapta meg. 1978-ban az Ingmar Bergman rendezte Őszi szonáta című filmért hetedszer jelölték az Akadémiai Díjra. Ez volt az utolsó mozifilm-szerepe, amelyet a legjobb alakításai között tartanak számon. Utolsó filmjét A nő, akit Goldának hívtak című tévéfilmet már betegen forgatta, alakításáért posztumusz kapta meg a legjobb színésznőnek járó Emmy-díjat.
Ingrid Bergman a 67. születésnapján, 1982. augusztus 29-én halt meg. A filmművészethez való jelentős hozzájárulásáért emlékét csillag őrzi a hollywoodi Hírességek útján.