Alyssa a commencé sa carrière artistique par la danse (à l'âge de deux ans). La première fois qu'elle est montée sur scène c'était à l'occasion de son premier spectacle et elle n'avait que quatre ans.
C'est à l'âge de sept ans, après avoir vu la comédie musicale Annie, qui triomphe à Broadway depuis 1977, qu'elle décide de devenir actrice. Alyssa obtient son premier rôle au théâtre dans cette même comédie musicale. Elle est alors âgée de huit ans. Accompagnée par sa mère, qui a décidé de sacrifier sa carrière pour gérer celle de sa fille, elle part alors en tournée à travers les États-Unis avec sa troupe pendant dix-huit mois.
En 1983, elle décroche le rôle qui va la rendre célèbre: celui de Samantha Micelli dans la sitcom Madame est servie, diffusée aux États-Unis sur le réseau ABC à partir de 1984. Elle donne la réplique à Tony Danza qui incarne son père à l'écran mais aussi à Judith Light, Katherine Helmond et Danny Pintauro. Sa famille s'installe à Hollywood où la série est tournée. Elle fait ses débuts au cinéma dans Tendres années (Old Enough) puis elle incarne la fille d'Arnold Schwarzenegger dans Commando en 1985.
Aux débuts des années 1990, elle revient au théâtre puis tourne des téléfilms et enfin se lance dans la chanson. Elle enregistre ainsi cinq albums: Look in My Heart, Alyssa, The Best in the World, Locked Inside a Dream et Do You See Me? et sort un album best of en 1995 intitulé The Very Best of Alyssa Milano. Alyssa fait un carton en Asie et tout particulièrement au Japon où elle bat les records de ventes de Madonna ou encore des Rolling Stones. Ses albums sont tous disques de platine au Japon.
En 1992, Madame est servie s'arrête après huit saisons. Bien décidée à faire oublier l'image de « petite fille sage » qui lui colle à la peau, Alyssa fait sensation en apparaissant dénudée dans plusieurs films et notamment dans L'étreinte du vampire (Embrace of the Vampire) en 1994 et Lily - fleur de poison 2 (Poison Ivy II) en 1996.
En 1997, elle fait son grand retour à la télévision avec Melrose Place, série produite par Aaron Spelling. Appelée en renfort avec l'acteur David Charvet pour « booster » un peu l'audience, elle signe au départ pour six épisodes. Elle en tournera finalement quarante.
En 1998, Aaron Spelling lui propose de venir compléter son nouveau trio de Charmed aux côtés de Shannen Doherty et d'Holly Marie Combs. Elle y joue le rôle de Phoebe Halliwell. La série est un véritable succès à travers le monde et relance ainsi la carrière de l'actrice.
Le 1er janvier 1999, elle épouse Cinjun Tate, le chanteur du groupe Remy Zero mais divorce le 22 novembre de la même année.
En 2001, la presse s'empare de son conflit désormais ouvert avec sa partenaire de Charmed, Shannen Doherty. Les relations plus que tendues entre les deux actrices menacent l'avenir de la série. La WB, chaîne qui diffuse Charmed aux États-Unis, s'inquiète tout comme les fans de la série. Finalement, les producteurs décident de se séparer de Shannen Doherty qui est remplacée par l'actrice Rose McGowan.
En 2003, elle devient ambassadrice de l'UNICEF. Prenant ce rôle très à coeur, elle se rend en Angola en 2004 puis en Inde en 2005 où elle porte secours aux populations pauvres (surtout les enfants) touchées par la pauvreté et les maladies.
En 2005, elle joue dans Dinotopia: Quest for the Ruby Sunstone.
En 2006, Charmed s'arrête après huit saisons.
Toujours en 2006, elle lance une ligne de vêtements destinée aux jeunes femmes supportrices de baseball intitulée Touch by Alyssa Milano. Véritable succès, la ligne va s'étendre aux bijoux et accessoires pour les fans de baseball ainsi qu'aux casquettes et aux chapeaux.
Elle devait jouer dans Me and Everyone Else, une comédie pour la chaîne américaine ABC mais le projet n'a pas été retenu. Elle avait décroché le rôle principal dans une autre série intitulée Reinventing the Wheelers, toujours pour la ABC, mais la chaîne américaine ne l'a pas non plus gardée.
On la retrouvera cependant dans deux films: The Blue Hour et Pathology où elle joue aux côtés de l'acteur Milo Ventimiglia, alias Peter Petrelli dans Heroes en 2007.
En 2008, elle tourne dans Wisegal dans le role Patty Montanari.
Les Américains la retrouvent tous les jeudis soirs à la télévision dans dans la troisième saison inédite de Earl, série diffusée sur le réseau NBC. C'est l'un des programmes les plus populaires de la chaîne.
Au début de la série Phoebe a 23 ans, durant les première saison elle nora pas de travail connu et s'occupera essenciellement de la maison, puis elle tiendra une rubrique dans le "Bay Mirror". Coté vie privé elle vivra une histoire d'amour avec le beau et ténébreux Cole, un démon travaillant pour la source, leur histoire finira quand les soeurs halliwell devront le tuer, elle aura aussi une autre histoire avec Leslie, son replacent au journal, Elle tombera vraiment amoureuse de Coop, l'homme avec qui elle aura des enfants.

