Après des débuts dans la danse, le cabaret et le théâtre, Magali Noël obtient les premiers rôles féminins dans deux polars importants sortis en 1955, à savoir Du rififi chez les hommes de Jules Dassin et Razzia sur la chnouf de Henri Decoin.
Elle incarne ensuite des filles sexys et sympathiques, dans le tout-venant de la production française de l’époque, croisant dans son parcours des réalisateurs de la trempe de René Clair (Les grandes manœuvres, 1955) Jean Renoir (Elena et les hommes, 1956) ou Sacha Guitry (Assassins et voleurs, 1957).
Sa rencontre avec Boris Vian est déterminante, et il écrit pour elle quelques-uns des premiers morceaux de rock français, dont le fameux Fais-moi mal Johnny ! À l’écran, elle est dirigée à trois reprises par Federico Fellini. Dans La dolce vita, elle interpréte Fanny, la prostituée que Marcello offre à son père. Le cinéaste l’intègre ensuite aux univers oniriques et baroques de Satyricon (1969) et Amarcord (1973), où son personnage et associé à la thématique du souvenir.
Après une période où elle se consacra davantage à la scène et aux comédies musicales, Magali Noël trouve un second souffle dans les années 80, inspirant une nouvelle génération de cinéastes, tels Chantal Akerman, Claude Goretta, Christine Laurent ou Tonie Marshall. Elle se fait ensuite plus rare et se retire en 2002.