Iniziò a lavorare nel cinema a soli 13 anni, con un piccolo ruolo in "Una moglie giapponese?" (1968), e subito si distinse per «la classica bellezza da brava ragazza, molto carina, sensuale, occhi grandi e penetranti, pare quasi un cerbiatto». Dopo altri due ruoli minori e agli antipodi, nella commedia "Homo Eroticus" accanto a Lando Buzzanca, e nell'autoriale "In nome del popolo italiano" diretta da Dino Risi, entrambi del 1971, nello stesso anno si mise in luce grazie a "Non commettere atti impuri" di Giulio Petroni, appartenente al filone della commedia sexy all'epoca molto in voga in Italia.

Quest'ultimo film le aprì la strada per ottenere, a 16 anni, il ruolo con cui divenne conosciuta in tutto il mondo, quello di Apollonia Vitelli-Corleone, moglie di Michael Corleone nell'acclamato "Il padrino" (1972) di Francis Ford Coppola. Nel 1973 posò senza veli per l'edizione italiana di Playboy, scelta che nell'immediato ne fece tra le giovani attrici più richieste dal cinema italiano; tuttavia, con lo spegnersi dell'eco del successo de "Il padrino," la Stefanelli divenne richiesta dai registi principalmente «per la sua bellezza e per quel volto angelico che per contrasto fa sognare voglie da lolita perversa», motivo per cui a metà degli anni 1970 girò prettamente commedie erotiche come "Lucrezia giovane," "La nuora giovane," "Peccati in famiglia" e "La profanazione."

Sul set di "Peccati in famiglia," film del 1975, conobbe il collega Michele Placido, con il quale ebbe in seguito una lunga relazione, fino a esserne moglie dal 1989 al 1994. In coincidenza con tale legame affettivo, e con la nascita della sua prima figlia, l'attrice e cantante Violante Placido, si ritirò temporaneamente dalle scene. Tornò a recitare nei primi anni 1980, anche insieme all'allora compagno, sempre Placido, da cui ebbe in seguito altri due figli, Michelangelo (1989) e l'attore Marco Brenno Placido (1991), in "Grandi magazzini" (1986) e "Le amiche del cuore" (1992). Ritiratasi dal mondo della recitazione nei primi anni 1990, intraprese l'attività di commerciante.