Ingrid rimane orfana molto presto, si stabilisce a casa di uno zio e dopo aver frequentato gli studi superiori, si iscrive alla scuola d'arte drrammatica del Teatro Reale di Stoccolma.
Nel 1936 debutta sul grande scheermo interpretando la violinista Anita Hoffman in "Intermezzo" di Gustav Molander. Chiamata da David O. Selznick, nel 1939 arriva ad Hollywood insieme al marito Peter Lindstrom, per girarne il remake americano di Gregory Ratoff al fianco di Leslie Howard. Grazie alla sua bellezza diventa ben presto una star internazionale. Dopo nove anni passati ad Hollywood scrive una lettera a Roberto Rossellini che ha appena girato "Roma città aperta" chiedendogli di recitare in uno dei suoi film.
Nel 1949 viene accontenta e gira "Stromboli", nello stesso tempo si innamora di Rossellini, lo sposa nel 1950 e da lui ha tre figli, Robertino, Isotta ed Isabella, divorzieranno nel 1957. Richiamata nel 1956 in America, lavora in "Anastasia" di Anatole Litvak con cui riceve il secondo Oscar, dopo quello ricevuto nel 1944 per l'interpretazione di Paula Alquist in "Angoscia" (Gaslight) di George Cukor.
Nel 1958 si dedica contemporaneamente alla carriera cinematografica e ad una intensa attività teatrale ricca di successi e sposa Lars Schmidt, svedese, produttore teatrale. Il matrimonio durerà fino al 1976 ma il rapporto rimane positivo e lui le sarà vicino anche negli ultimi momenti della malattia i cui primi sintomi aveva scoperto nel primi anni settanta. Nel 1974 riceve il suo terzo Oscar per "Assassinio sull'Orient Express" di Sidney Lumet. Ma l'occasione più alta della sua vita la trova interpretando nel 1978 "Sinfonia d'autunno" (Hostsonaten) di Ingmar Bergman. Nel 1982 interpreta Golda Meir in una serie televisiva, per la quale vince un Emmy Award come miglior attrice.
Muore il giorno del suo settantasettesimo compleanno a Londra.