Estreou na televisão com a telenovela Top Model (1989), pelo concurso do Domingão do Faustão ficando em primeiro lugar, desbancando Adriana Esteves e Gabriela Duarte. No final, as três participaram da novela.
Em 1997, depois de vários anos sem nenhum papel de destaque e vendo que sua carreira de atriz não decolava, Flávia que é formada em Direito, resolveu então montar um escritório de advocacia com suas amigas, mas logo foi chamada pelos autores Aguinaldo Silva e Ricardo Linhares para participar de a A Indomada, como Dorothy. Daí pra frente sua carreira decolou. No ano seguinte, fez a sua primeira vilã na televisão, em Meu Bem Querer, como Lívia, a primeira de uma série de três.
Em 2001, viveu a sua primeira protagonista em horário nobre, a Lívia de Porto dos Milagres, e em 2002, interpretou a sua terceira Lívia, a protagonista de O Beijo do Vampiro, uma dona-de-casa cercada por vampiros.
Em 2005, se destacou no sucesso arrebatador Alma Gêmea, vivendo a maquiavélica Cristina Saboya, que no final da trama acabou sendo puxada para dentro do espelho pelo próprio diabo. A personagem representa um divisor de águas na carreira da atriz, a consagrou como um dos maiores nomes na nova geração de atores do Brasil e a levou fazer parte do primeiro escalão de atores da Rede Globo. A partir dai, seria uma das atrizes mais disputadas entre os autores globais. Devido ao sucesso da personagem na novela, a atriz, que torce para o Botafogo, posou para a edição de 31° aniversário da revista Playboy, em agosto de 2006, num ensaio fotografado pelo badalado J.R. Duran.
Em Duas Caras, interpreta Alzira, uma personagem que na sinopse não teria destaque na trama, mas que por conta do sucesso que fez, ganhou bastante espaço na novela.
Em 2008, recusou o papel de protagonista em Negócio da China, de Miguel Falabella, sendo substituída por Grazi Massafera. Em 2009, voltou ao ar como a protagonista de Caras & Bocas. No mesmo ano, posou pela segunda vez para a Playboy, no mês de dezembro. A revista bateu o recorde da ex-BBB Priscila, de 350 mil exemplares.
-Houve três "Lívias" na carreira da atriz: a de Meu Bem Querer, a de Porto dos Milagres e a de O Beijo do Vampiro, tendo sido consecutivas as duas últimas.
-Por causa de compromissos profissionais, Flávia Alessandra recusou a quarta personagem com este nome na novela de Miguel Falabella, Negócio da China, ficando para Grazi Massafera interpretá-la.
-Flávia Alessandra foi muito elogiada pela crítica quando interpretou a vilã de Alma Gêmea, de Walcyr Carrasco, em 2005/2006.
-A artista integrou o elenco de Pé na Jaca, em que interpretou a perua Vanessa Fortuna, papel escrito para Luana Piovani que declinou o convite poucos dias antes da novela estrear.
-Os modelitos usados pela personagem, apesar de extravagantes, fizeram um enorme sucesso, sendo motivo de milhares de ligações para a Central de Atendimento ao Telespectador da Rede Globo.
-A personagem Alzira, interpretada por Flávia em Duas Caras, era uma dançarina de pole dance de uma casa noturna. O sucesso da personagem e da dança foi tão grande, que aumentaram assustadoramente o número de academias do Brasil inteiro que ofereciam essa modalidade de dança.Posou nua duas vezes para a revista Playboy: em agosto de 2006 e em dezembro de 2009.

Filhas: Giulia Martins, Olívia Costa
Cônjuge: Otaviano Costa (desde 2006), Marcos Paulo (de 1992 a 2002)
Irmãos: Keila Costa, Hélio Costa