Legata sentimentalmente e lavorativamente per diversi anni al regista livornese Paolo Virzì, Micaela Ramazzotti ha, in realtà, iniziato la sua carriera nel mondo dello spettacolo partendo dalla carta, precisamente come fotomodella. Spaziando in diversi ambiti, l'attrice (e regista) romana vanta una carriera di numerosi titoli e diversi premi che ne attestano la bravura.

Prima del cinema
Classe 1979, Micaela Ramazzotti, come detto, inizia la sua carriera fin da giovanissima. Dopo il liceo artistico frequenta per un anno l'Accademia delle Belle Arti a Roma, ma contemporaneamente, fin dall'età di 13 anni, è assiduamente fotomodella sui fotoromanzi della rivista per adolescenti "Cioè".
Nel 1997 esordisce da protagonista sul grande schermo con La prima volta, un film di Massimo Martella. In quel periodo ottiene una piccola parte anche in La via degli angeli di Pupi Avati e ha un piccolo ruolo in Vacanze di Natale 2000. L'anno successivo interpreta Zora in Zora la vampira, un'artista romana che fa innamorare un Dracula in trasferta in quella che è una commedia horror con Carlo Verdone, anche produttore del film, esordio cinematografico dei Manetti Bros..
Nei primissimi anni degli anni 2000 presta anche il volto al piccolo schermo con alcuni piccoli ruoli nelle serie tv Incantesimo 2, Don Matteo 2, Una donna per amico 3, Cuori rubati, Blindati e Amanti e segreti. È poi nuovamente protagonista al cinema in Commedia sexy di Claudio Bigagli con Ricky Tognazzi, Alessandro Benvenuti ed Elena Sofia Ricci. Prende anche parte al film di Franco Salvia Vento di primavera - Innamorarsi a Monopoli e al cortometraggio "La sagoma" di Federico Mazzi del 2003.
Provando a spaziare e uscire temporaneamente dal mondo del cinema, nel 2004 gira il videoclip con Max Pezzali per il brano "Il mondo insieme a te". Poi, all'età di ventisette anni si trasferisce a Londra e lavora come cameriera. Quando rientra in Italia viene scelta per il ruolo di Veronica, giovane amante del personaggio interpretato da Luca Zingaretti in Non prendere impegni stasera di Gianluca Maria Tavarelli, per il quale riceve il premio Wella Cinema Donna come attrice rivelazione alla 63esima Mostra internazionale d'arte cinematografica di Venezia.
Nell'arco dei due/tre anni successivi Micaela Ramazzotti prende parte a diversi titoli, sia per il piccolo che per il grande schermo. Tra questi si possono citare, in ordine cronologico, Sexum superando - Isabella Morra di Marta Bifano, il cortometraggio "Una piccola fortuna" di Isabella Salvetti e, per il piccolo schermo, il film tv diretto da Giulio Base Gli occhi dell'amore, la miniserie Un anno a primavera di Angelo Longoni, Orgoglio capitolo secondo, la miniserie E poi c'è Filippo di Maurizio Ponzi, il film tv Il mio amico Babbo Natale 2 di Lucio Gaudino e le serie R.I.S. 3 - Delitti Imperfetti, Crimini bianchi e L'ultimo padrino con Michele Placido. A conclusione, nel 2008, anche la partecipazione a un altro videoclip, quello del singolo "Il cielo ha una porta sola" di Biagio Antonacci.

Il successo
Grazie al film di Tavarelli viene notata da Carlo Virzì che la segnala al fratello, il regista Paolo Virzì, per il ruolo di Sonia nel film Tutta la vita davanti. Sul set del film, nel quale interpreta, al fianco di Valerio Mastandrea, una giovane madre svampita, e in cui appare in una scena di nudo integrale, nasce la relazione fra lei e il regista Paolo Virzì con il quale rimane legata fino al 2023. Il film esce nel marzo del 2008 con ottimi riscontri di pubblico e critica, tanto da valere all'attrice una candidatura ai Ciak d'oro e una ai David di Donatello, entrambe come miglior attrice non protagonista.
Partecipa al film Questione di cuore di Francesca Archibugi, dove interpreta il ruolo della protagonista Rossana, al fianco di Kim Rossi Stuart e Antonio Albanese. Per questo personaggio viene candidata per la prima volta al Globo d'oro alla miglior attrice e vince il Ciak d'oro per la migliore attrice non protagonista, insieme al Premio L'Orèal Professionnel. Nello stesso anno interpreta un'infermiera moralista e pedante in Ce n'è per tutti di Luciano Melchionna e poi torna a essere diretta dal marito per la seconda volta ne La prima cosa bella. Il film, nel quale la Ramazzotti interpreta il ruolo di Anna, la giovane madre del protagonista, ottiene un grande successo di pubblico e critica tanto da valerle la vittoria ai David di Donatello per la miglior attrice protagonista e il Nastro d'Argento in condivisione con Stefania Sandrelli.
Torna alla tv con la miniserie Le segretarie del sesto di Angelo Longoni e, sempre per la tv, nel 2013 è in Un matrimonio di Pupi Avati (per il quale ottiene il premio Flaiano per la miglior attrice televisiva), dopo essere stata diretta dal regista anche per il grande schermo ne Il cuore grande delle ragazze che le vale il Nastro d'Argento, così come per il film successivo, la commedia Posti in piedi in paradiso di Carlo Verdone.

La conferma
Partecipa anche al film indipendente Bellas mariposas di Salvatore Mereu, presentato nella sezione Orizzonti alla 69esima Mostra internazionale d'arte cinematografica di Venezia, nel piccolo ruolo della Coga Aleni, una specie di maga che riesce a leggere il futuro delle persone.
Nel 2013, oltre che esordire come doppiatrice, prima nel ruolo di Samantha, nel film Lei di Spike Jonze e poi in quello di Azzurra nel film d'animazione Planes di Klay Hall, è anche Serena, la protagonista di Anni felici, film di Daniele Luchetti che le permette di portare a casa la seconda candidatura al Globo d'oro.
L'anno successivo esce al cinema il film d'esordio di Sebastiano Riso Più buio di mezzanotte, biopic sulla transessuale Fuxia, figlia del personaggio interpretato da Micaela Ramazzotti. Per questo ruolo, in cui recita in catanese, viene candidata al Nastro d'argento alla migliore attrice non protagonista.
Nel 2015 torna al doppiaggio prestando la voce alla rosa nel film d'animazione Il piccolo principe di Mark Osborne, ma è anche al cinema con Ho ucciso Napoleone di Giorgia Farina (storia di una single in carriera sull'orlo di una crisi di nervi) e soprattutto con Il nome del figlio per la regia di Francesca Archibugi, ispirato a una pièce teatrale, nel quale interpreta la scrittrice di un best seller a sfondo erotico, moglie del personaggio interpretato da Alessandro Gassmann. All'interno del film, che le ha permesso di vincere il Nastro d'Argento alla migliore attrice non protagonista e la candidatura ai David di Donatello, ai Ciak d'oro e al Globo d'oro, assistiamo anche alla scena del parto del suo personaggio che è, in realtà, il vero parto di Micaela Ramazzotti che dà alla luce Anna Virzì, secondogenita dell'attrice e del regista.

Sempre più protagonista
Proseguono gli impegni per Micaela Ramazzotti che, tra il 2016 e il 2020, prende parte a numerosi titoli. Da La pazza gioia di Paolo Virzì, in coppia con Valeria Bruni Tedeschi, che le permette di ottenere l'ennesima candidatura ai David di Donatello nonché la vittoria del Nastro d'Argento e del Ciak d'oro, a Qualcosa di nuovo di Cristina Comencini. E ancora La tenerezza di Gianni Amelio, tratto dal romanzo "La tentazione di essere felice" di Lorenzo Marone (candidatura ai David di Donatello, ai Nastri d'argento e al Globo d'oro), Una famiglia di Sebastiano Riso, in concorso a Venezia nel 2017, Una storia senza nome di Roberto Andò, che le vale una candidatura ai Nastri d'Argento e il premio Flaiano come miglior interpretazione femminile, Ti presento Sofia di Guido Chiesa.
Nel 2019 è nuovamente diretta da Francesca Archibugi per il film Vivere, ma è nel 2020 che colleziona più progetti: Maledetta primavera di Elisa Amoruso e Gli anni più belli di Gabriele Muccino. In occasione del film, che le vale la candidatura ai David di Donatello e ai Nastri d'Argento nonché il premio Anna Magnani alla miglior attrice al Bari International Film Festival, è anche tra i protagonisti del videoclip del brano omonimo di Claudio Baglioni.
Nel 2021 è diretta da Stefano Chiantini in Naufragi e da Alessandro Genovesi in 7 donne e un mistero. L'anno dopo è nel film L'ombra di Caravaggio di Michele Placido, ma è il 2023 l'anno del grande cambiamento. Oltre a prendere parte alla serie tv The Good Mothers e a essere nuovamente diretta da Stefano Chiantini nel film Una madre, Micaela Ramazzotti decide di mettersi dietro alla macchina da presa ed esordire alla regia del suo primo lungometraggio (del quale è anche protagonista): Felicità. Il film, presentato all'80esima Mostra internazionale d'arte cinematografica di Venezia nella sezione Orizzonti Extra, ottiene un buon successo di pubblico e critica che valgono diverse candidature e premi per la regista-attrice: doppia candidatura ai David di Donatello (miglior regista esordiente e miglior attrice protagonista), candidatura come regista esordiente ai Nastri d'Argento e premio come miglior attrice, nonché Globo d'oro e anche premio degli spettatori - Armani Beauty proprio alla Mostra del Cinema.
Nel 2024 è protagonista, insieme a Stefano Accorsi, della miniserie Un amore di Francesco Lagi e l'anno successivo è nuovamente diretta da Guido Chiesa nella commedia 30 notti con il mio ex, al fianco di Edoardo Leo.