Родилась 21 февраля 1942 г. в Котласе (Архангельская область) в семье актеров Валентина Михайловича Быкова (1917-1946) и Ирины Николаевны Алентовой (1917-1988).
Фамилия при рождении – Быкова; после рождения дочери в 1969 г. сменила ее на Алентову. Отец Веры Алентовой скончался, когда ей было три года. Вскоре после этого она вместе с матерью переехала в Кривой Рог (Украинская ССР, ныне Украина), затем - в Узбекскую ССР (ныне Узбекистан). Среднюю школу окончила в Барнауле (Алтайский край).
В 1960 г. Вера Алентова была зачислена в труппу Орского драматического театра. Дебютировала на его сцене в роли Майи в спектакле "Иркутская история" по пьесе Алексея Арбузова. Также была задействована в постановках: "Неравный бой" по пьесе Виктора Розова, "Четверо под одной крышей" по комедии Миры Смирновой и Маргариты Крайндель, "Замок Броуди" по роману Арчибальда Кронина и др.
В 1965 г. окончила Школу-студию МХАТ (ныне - Школа-студия (институт) им. Вл.И. Немировича-Данченко при Московском художественном академическом театре им. А.П. Чехова), где училась в мастерской Василия Маркова.
В том же году была принята в труппу Московского драматического театра им. А.С. Пушкина. Ее первой ролью стала Райна в постановке "Шоколадный солдатик" по пьесе Бернарда Шоу. Также играла в спектаклях: "Зыковы" и "Дети солнца" по пьесам Максима Горького, "Варшавская мелодия" по пьесе Леонида Зорина, "Дни нашей жизни" по пьесе Леонида Андреева, "Квадратура круга" по пьесе Валентина Катаева, "Наваждение" по пьесе Александра Галина, "Недосягаемая" по комедии Сомерсета Моэма, "Федра" по трагедии Марины Цветаевой и др.
В настоящее время занята в постановках: "Апельсины & лимоны" по пьесе Ноэла Коуарда "Сенная лихорадка", "Семейка Краузе" по пьесе Александра Коровкина, "Любовь. Письма" по пьесе Альберта Гурнея, "Девичник Club" по пьесе Айвэна Менчелла "Кладбищенский клуб" и "Две дамочки в сторону севера" по пьесе Пьера Нотта.
Вера Алентова широко известна в качестве киноактрисы. Ее первой ролью стала учительница Лидия Федоровна в драме Николая Литуса и Леонида Ризина "Дни летные" (1965). В дальнейшем снималась в фильмах и сериалах: "Звезды и солдаты" (1967, режиссер Миклош Янчо, СССР-Венгрия), "Время для размышлений" (1982, Сергей Ашкенази), "Завтра была война" по повести Бориса Васильева (1987, Юрий Кара), "Жених из Майами" (1994, Анатолий Эйрамджан), "Сын за отца" (1995, Николай Ерёменко-младший и Маргарита Касымова, Россия-Белоруссия), "Ширли-мырли" (1995, Владимир Меньшов), "И все-таки я люблю…" (2008, Сергей Гинзбург) и др. К наиболее известным киноработам Веры Алентовой относятся: Катерина в мелодраме Владимира Меньшова "Москва слезам не верит" (1979), Светлана Васильевна в драме Юлия Райзмана "Время желаний" (1984), Соня в мелодраме Владимира Меньшова "Зависть богов" (2000) и др.
Последняя к настоящему времени роль - богиня Иштар в кинофильме Виктора Гинзбурга "Ампир V" по одноименному роману Виктора Пелевина (в 2022 г. картина находится в производстве). В общей сложности снялась в более чем 30 фильмах и сериалах.
С 2009 г. является доцентом кафедры актерского мастерства актерского факультета Всероссийского государственного института кинематографии им. С. А. Герасимова (Москва).
Академик Российской академии кинематографических искусств "Ника".
Народная артистка РФ (1992).
Лауреат Государственной премии СССР (1981) и Государственной премии РСФСР им. братьев Васильевых (1986). Награждена орденами Дружбы (2001), Почета (2007), "За заслуги перед Отечеством" III и IV степеней (2022, 2012), медалью Пушкина (2019). Отмечена нагрудным знаком Министерства культуры РФ "За вклад в российскую культуру" (2018).
Обладательница премии Брюссельского международного кинофестиваля "Сан-Мишель" (1981, Бельгия), российской театральной премии "Хрустальная Турандот" (2006) и премии ТЭФИ (2008).
В 1980 г. была признана лучшей актрисой года по результатам опроса читателей журнала "Советский экран".
В 2022 г. Вера Алентова выпустила автобиографию "Все не случайно".
Состояла в браке с народным артистом РСФСР Владимиром Меньшовым (1939-2021). Дочь Юлия Меньшова (род. 1969) - актриса, телеведущая.