Simona Caparrini, fiorentina di nascita, ha un background e una formazione internazionale. Infatti, pur diplomandosi alla Scuola del Teatro Stabile di Genova, integra la sua formazione con corsi agli HBO Studios di New York e con l'attore e insegnante americano George DiCienzo, sempre a New York. Debutta nel cinema con Muro di gomma di Marco Risi, ma è con Alberto Sordi in Nestore - L'ultima corsa che ottiene il primo ruolo di rilievo interpretando Wilma, la figlia della ex fiamma dello stesso Sordi. Da allora, lavora ininterrottamente in Italia e all'estero.
In televisione interpreta, tra le altre, Elvira Graziani nella serie tv Orgoglio, Giulia in Dr. Clown e Daniela Stefanacci ne Il mostro di Firenze.
Al cinema incarna Elsa Morante ne Il postino, Ursula accanto a Ben Gazzara in Banditi, Irene in Io amo Andrea, l'esilarante portiera in Nessun messaggio in segreteria con Piefrancesco Favino e Carlo Delle Piane e infine Katia, l'assatanata di sesso, in Immaturi.
Sul fronte internazionale, frutto delle sue frequenti permanenze in Francia e negli Stati Uniti, Simona Caparrini gira a New York il film indipendente americano The Accountant, mentre a Parigi è nel cast del film francese 8th Wonderland e della serie televisiva Marie Fransson.
Tra i film interpretati da Simona Caparrini, ricordiamo: Interno giorno, in cui ha il ruolo di Martina, cinica agente della star Fanny Ardant; To Rome with Love, regia di Woody Allen, che le dona una visibilità internazionale e dove interpreta la bigotta zia Giovanna, parente di Antonio (Alessandro Tiberi), che porta il nipote e la presunta moglie (Penelope Cruz) in giro per la città eterna. Nel 2013 figura nel cast internazionale del film Romeo and Juliet, in cui interpreta una nobildonna amica dei Capuleti. L'anno successivo è Giulia nel film di Alessio Maria Federici, Stai lontana da me. Continua nel frattempo ad apparire in ruoli televisivi interpretando personaggi sempre di maggior rilievo in serie e miniserie come Una pallottola nel cuore di Luca Manfredi e I bastardi di Pizzofalcone di Carlo Carlei. Nel 2015 veste i panni della Contessa Allegra nel film di Guy Ritchie Operazione U.N.C.L.E.. Diretta da Carlo Verdone, sarà Baronessa in L'abbiamo fatta grossa nel 2016. Recentemente è parte del cast del film internazionale Dead Man's Cove, per la regia di Tom Reeve.