Actrice italienne, Diletta D’Andrea débute au cinéma en 1957 et y tient des rôles secondaires pendant quelques années. Elle est créditée pour Madame, le comte, la bonne et moi (1957) de Giorgio Bianchi et Elle est terrible (1962) de Luciano Salce qui la dirige à nouveau dans Les heures de l’amour (1963).
Elle enchaîne avec Obiettivo ragazze (1963) de Mario Mattoli et incarne l’épouse d’Hercule dans Hercule, Samson et Ulysse (1963) de Pietro Francisci. La comédienne tourne enfin le segment La moglie bambina, réalisé par Franco Rossi, pour le film à sketch Pour trois nuits d’amour (1964).
Diletta D’Andrea abandonne le cinéma après son mariage avec Luciano Salce, en 1964. Elle divorce cinq ans plus tard et devient en 1970 la troisième épouse de Vittorio Gassman. Ce dernier la dirige en 1975 dans son spectacle O Cesare o nessuno d’Edmund Kean, présenté à la Pergola de Florence en 1975. Elle apparaît ensuite dans le documentaire Di padre in figlio (1982) coréalisé par Vittorio et Alessandro Gassman.
Veuve de l’acteur en 2000, Diletta D’Andrea semble avoir définitivement coupé les ponts avec le monde du spectacle. Elle est décédée le 18 août 2024 à l’âge de 82 ans.