Figlia d'un industriale farmaceutico, studia all'estero in collegi di lusso. Nel 1953, tornata in Italia, s'iscrive alla Scuola d'arte drammatica del Piccolo Teatro di Milano diretta da Giorgio Strehler, con il quale stabilisce un rapporto sentimentale. E' in questo periodo che comincia a farsi notare con le cosiddette "canzoni della mala": pubblicati a partire dal 1958 su due EP, brani come "Ma mi", "Senti come la vusa la sirena" (il suo 45 giri d'esordio), "Hanno ammazzato il Mario" e "Le mantellate" costituiscono il suo repertorio di quegli anni e vengono da lei eseguite nel ‘59 al Festival dei Due Mondi di Spoleto. Finita l'esperienza con Strehler, la Vanoni si accosta all'universo dei cantautori: il suo rapporto amoroso e artistico con Gino Paoli segna una tappa importante della sua carriera, contraddistinta da canzoni quali "Senza fine" (1961) e "Che cosa c'è" (1963). E' del ‘61 il suo album di debutto, come la sua prima volta in gara al Festival di Sanremo, con "Cercami"; nel ‘63 partecipa invece al "Rugantino" di Garinei, Giovannini, Troavajoli, da cui ricava un 45 giri poi divenuto celeberrimo, "Roma nun fa' la stupida stasera". Gli anni seguenti segnano il raggiungimento del grande successo popolare, con "Tu si' na cosa grande" (1964), "Io ti darò di più" (1966), "La musica è finita" (1967) e "Tristezza" (1967). Il suo status di signora della canzone è consacrato da una serie di concerti al Teatro Lirico di Milano e dai due 33 giri "Ai miei amici cantautori" (1969-70), con titoli di Modugno, Bindi, Paoli, Lauzi, Tenco oltre a grandi firme francesi ed anglosassoni, da Trenet a Donovan. Il tutto è fotografato in un meraviglioso disco dal vivo, "Ah! L'amore, l'amore, quante cose fa fare l'amore!" (1971), che contiene il suo pezzo forse più noto, "L'appuntamento" di Roberto Carlos. Di qui in avanti, non si contano gli esiti commercialmente ed artisticamente eccellenti del suo percorso. Qui ci limitiamo a ricordare solo alcuni tra i momenti più significativi: l'ellepì "Dettagli" (1973) e la canzone omonima; l'incontro con Sergio Bardotti; "La voglia, la pazzia, l'incoscienza e l'allegria" (1976), il suo disco dedicato al Brasile di Toquinho e Vinicius de Moraes; la bella trilogia formata da "Ricetta di donna" (1980), "Duemilatrecentouno parole" (1981) ed "Uomini" (1982), con chicche come "Musica musica", "Vai Valentina", la suggestiva versione italiana di "Famous blue raincoat" di Leonard Cohen firmata da Fabrizio De André; "Ornella &..." (1986), un doppio con classici nostrani registrato negli Usa con jazzisti del calibro di Gil Evans, Herbie Hancock, George Benson e Gerry Mulligan. Poi, certo, ci sono pure i troppi dischi di cover dell'ultimo decennio, il tour celebrativo e un po' furbo in coppia con Gino Paoli; ma si tratta in fin dei conti di peccati veniali, pecche perdonabili ad un'interprete tra le più importanti della musica leggera, non solamente indigena.