Родилась 8 декабря 1934 г. в семье Бруно Артуровича Фрейндлиха и Ксении Федоровны Федоровой. Ее отец был актером театра и кино, народным артистом СССР. Мать училась на драматических курсах Ленинградского театра рабочей молодежи, работала бухгалтером. Незадолго до начала Великой Отечественной войны родители расстались. Отец с труппой Ленинградского театра юного зрителя (ныне Театр юных зрителей им. А. А. Брянцева) эвакуировался в Ташкент (Узбекская ССР, ныне Республика Узбекистан). Алиса Фрейндлих вместе с матерью пережила блокаду Ленинграда (1941-1944). После окончания войны в 1945 г. они переехали в Таллин (Эстонская ССР, ныне Эстонская Республика), в 1948 г. вернулись в Ленинград.
В 1957 г. Алиса Фрейндлих с отличием окончила актерский факультет Ленинградского театрального института им. А. Н. Островского. Выпускница курса заслуженного артиста РСФСР Бориса Зона.
После окончания института Алиса Фрейндлих была принята в труппу Ленинградского драматического театра им. В. Ф. Комиссаржевской (ныне Государственный академический драматический театр им. В. Ф. Комиссаржевской). Играла в спектаклях: "Человек с портфелем" по произведению Алексея Файко, "Светите, звезды!" по пьесе Ивана Микитенко, "Раскрытое окно" по комедии Эмиля Брагинского, "Живая вода" по роману Леонида Леонова "Русский лес", "Случайные встречи" по пьесе Роальда Назарова.
В 1961-1983 гг. Алиса Фрейндлих служила в Ленинградском театре им. Ленсовета (ныне Санкт-Петербургский государственный академический театр имени Ленсовета). Была задействована в постановках: "Пигмалион" по пьесе Бернарда Шоу, "Таня" по произведению Алексея Арбузова, "Ромео и Джульетта" по трагедии Уильяма Шекспира, "Трехгрошовая опера" по произведению Бертольта Брехта, "Варшавская мелодия" по пьесе Леонида Зорина, "Преступление и наказание" по роману Федора Достоевского, "Хождение по мукам" по трилогии Алексея Толстого, "Малыш и Карлсон, который живет на крыше" по повести Астрид Линдгрен, "Вишневый сад" по пьесе Антона Чехова, "Интервью в Буэнос-Айресе" по произведению Генриха Боровика.
В 1983 г. Алиса Фрейндлих перешла в труппу Ленинградского академического Большого драматического театра им. М. Горького (БДТ; ныне Российский государственный академический Большой драматический театр им. Г. А. Товстоногова) по приглашению его главного режиссера Георгия Товстоногова. Является актрисой БДТ по настоящее время. Была задействована в спектаклях: "Волки и овцы" по пьесе Александра Островского, "На дне" по произведению Максима Горького, "Стеклянный зверинец" по пьесе Теннесси Уильямса, "Коварство и любовь" по драме Фридриха Шиллера, "Макбет" по трагедии Уильяма Шекспира, "Калифорнийская сюита" по пьесе Нила Саймона. В театральном сезоне 2020/2021 гг. Алиса Фрейндлих исполняет роли в постановках: "Дядюшкин сон" по произведению Федора Достоевского (Марья Александровна Москалева), "Лето одного года" по пьесе Эрнеста Томпсона "На Золотом озере" (Этель Тэйер), "Война и мир Толстого" по мотивам романа Льва Толстого "Война и мир" (Наталья Ильинична), "Волнение" по пьесе Ивана Вырыпаева (Улья Рихте), "Алиса" по мотивам произведения Льюиса Кэрролла "Алиса в Стране чудес" (Алиса).
Алиса Фрейндлих широко известна в качестве киноактрисы. Будучи студенткой, она снималась в эпизодических ролях в фильмах Фридриха Эрмлера "Неоконченная повесть" (1955), Бориса Дмоховского и Андрея Апсолона "Таланты и поклонники" (1955), Матвея Володарского "Бессмертная песня" (1957). Среди наиболее известных киноработ: Маша в фильме "Похождения зубного врача" (1965, режиссер Элем Климов), Анна в мелодраме "Анна и Командор" (1974, Евгений Хринюк), баронесса де Шампеньи в экранизации водевиля Эжена Лабиша "Соломенная шляпка" (1974, Леонид Квинихидзе), Людмила Калугина в комедийной мелодраме "Служебный роман" (1977, Эльдар Рязанов), жена сталкера в научно-фантастической драме "Сталкер" (1979, Андрей Тарковский), Анна Австрийская в музыкальном фильме "Д'Артаньян и три мушкетера" (1979, Георгий Юнгвальд-Хилькевич), Лилия Родимцева в мелодраме "Опасный возраст" (1981, Александр Прошкин), Харита Огудалова в экранизации пьесы Александра Островского "Жестокий романс" (1984, Эльдар Рязанов), Ольга Туманова в детективном сериале "Женская логика" (2001-2006, Эльдор Уразбаев и др.), Анна Борисовна в экранизации одноименной повести Дины Рубиной "На Верхней Масловке (2004, Константин Худяков), Галина Белецкая в драме "Большой" (2016, Валерий Тодоровский). Последняя роль к настоящему времени - Людмила Баранова в трагикомедии "Карп отмороженный" (2017, Владимир Котт). В общей сложности Алиса Фрейндлих снялась в более чем 50 фильмах и сериалах (не считая фильмов-спектаклей).
Член Союза кинематографистов РФ, Российской академии кинематографических искусств, Национальной академии кинематографических искусств и наук России.
Народная артистка СССР (1981).
Награждена орденами Трудового Красного Знамени (1986), Дружбы (1994), "За заслуги перед Отечеством" II, III и IV степеней (2019, 2009, 2004), Почета (2014). Отмечена Почетной грамотой президента РФ (2010).
Лауреат Государственной премии РСФСР им. К. С. Станиславского 1976 г., Государственной премии РФ в области литературы и искусства 1995, 2000 и 2007 гг., премии правительства РФ в области культуры 2010 г.
Обладательница театральных премий "Золотая маска" (2001, 2006) и "Золотой софит" (1995, 2004-2006, 2011, 2014), кинопремий "Ника" (1995, 2006, 2016) и "Золотой орел" (2018), Международной премии им. К. С. Станиславского (2004).
Почетный гражданин Санкт-Петербурга (2001). Почетный член Российской академии художеств.
Алиса Фрейндлих была трижды замужем. В 1956-1957 гг. состояла в браке с однокурсником Владимиром Карасевым. С начала 1960-х гг. по 1981 г. ее супругом был народный артист СССР, актер и режиссер Игорь Владимиров. Третий муж - актер и художник Юрий Соловей (с начала 1980-х гг. по 1990 г.). От второго брака - дочь Варвара Владимирова (род. 1968, актриса).