Attrice teatrale che si è prestata spesse volte al cinema. La sua formazione da attrice avviene all'Accademia d'arte drammatica dove si diploma nel 1988, anche se nel contempo sposa lo studio al lavoro, recitando in "Amor nello specchio" (1987) di Andreini, diretta da Luca Ronconi, spettacolo realizzato poi come saggio finale del secondo anno di accademia. Appare poi nel piccolo schermo, nella miniserie televisiva L'ombra della spia (1988) di Alessandro Cane, successivamente seguito dalla produzione teatrale "Mirra" (1988) di Alfieri, rappresentata presso il teatro Stabile di Torino con Ottavia Piccolo e Remo Girone, che le valse il premio Ubu come miglior attrice giovane, oltre che una menzione d'onore per il premio Eleonora Duse. Ormai attrice feticcio di Ronconi, recita anche in "Strano interludio" di O'Neill e nella stagione a cavallo fra il 1990 e il 1991, continua la sua collaborazione con il regista con gli allestimenti de "L'uomo difficile" di Hofmannsthal e il kolossal teatrale "Gli ultimi giorni dell'umanità" di Kraus. Rapidamente si fa un nome e diventa attivissima in ambito teatrale, un impegno così costante che il "teatro" (più che il cinema) è sempre stato predominante nella sua vita, accumulando bagagli ed esperienze che continuerà ad elaborare anche al cinema.
Esordisce sul grande schermo nientemeno che diretta dai fratelli Taviani in Fiorile (1993) accanto a Claudio Bigagli, Lino Capolicchio, Athina Cenci, Renato Carpentieri e Chiara Caselli, passando poi a Piccoli orrori (1993) di Tonino De Bernardi, che la rivorrà sul set nel 1999 con Appassionate (1999). Nel 1996, diventa la protagonista di "Donna Rosita nubile" di Federico Garcia Lorca, a teatro, passando poi a interpretare la figlia di Virna Lisi nella trasposizione cinematografica del best seller di Susanna Tamaro Va' dove ti porta il cuore (1996).
Per nulla schizzinosa e per nulla convinta da quell'idea del purismo da interprete teatrale, la ritroveremo nelle fiction L'avvocato delle donne dei fratelli Frazzi e in Avvocati. Scelta da Michele Placido per un ruolo secondario in Un viaggio chiamato amore (2002), passa alla commedia Caterina va in città (2003) di Paolo Virzì, affiancando un'attrice che le assomiglia anche somaticamente: Margherita Buy. Ottima attrice comica, dimostra di essere adatta anche a generi più leggeri recitando per Carlo Vanzina ne Il pranzo della domenica (2003). Anche se il meglio di se stessa lo dà recitando nel film di Giuseppe Piccioni La vita che vorrei (2004), assieme a Luigi Lo Cascio e Sandra Ceccarelli, nel ruolo di un'attrice che le farà fruttare una candidatura ai David per la migliore interpretazione femminile non protagonista.
Moglie di Pontormo accusata di stregoneria dall'Inquisizione in Pontormo - Un amore eretico (2004) di Giovanni Fago, passa al film di John Irvin L'educazione fisica delle fanciulle (2005). Il pubblico dei più giovani la riconoscerà scuramente nel ruolo della madre borghesotta di Babi in Tre metri sopra il cielo (2004) di Luca Lucini e nel suo seguito, Ho voglia di te (2006) di Luis Prieto. Recita anche per Salvatore Samperi nella fiction Madame (2004) e ne La freccia nera (2006) miniserie a puntata con Riccardo Scamarcio, con il quale aveva già condiviso il set.
Continua la sua carriera con progetti più impegnati come Aria e Dall'altra parte del mare (del 2009) e nel 2012 recita in Un milione di giorni, accanto a Piera Degli Esposti e Chiara Caselli. Nel 2013 è nel cast del film di Sorrentino La grande bellezza.
Ambiziosa e completamente dedita al sacrosanto teatro, Galatea Ranzi è una splendida e magnifica attrice, che sa perfettamente incarnare l'amarezza della vita, ma anche strappare un sorriso quando la pellicola lo richiede.
