Nata a Solleftea - in Svezia - nel gennaio 1926, dopo una solida formazione teatrale, esordisce al cinema in un ruolo secondario in Leva pa  Hoppet (1951) di Goran Gentele. Dopo una breve e non molto fortunata parentesi hollywoodiana (Spionaggio internazionale - 1956 - di Sheldon Reynolds, in cui lavora con Robert Mitchum) recita nel celebre Il posto delle fragole (1957) di Ingmar Bergman.

Negli anni successivi esprime le sue qualità di attrice drammatica misurata e dolente in alcuni indimenticabili personaggi bergmaniani: quelli di Marta in Luci d’inverno (1962), di Ester ne Il silenzio (1963) e di Karin in Sussurri e grida (1973).

Oltre che con il grande regista svedese, viene diretta da registi quali Mauro Bolognini (Agostino - 1962), Alain Resnais (La guerra è finita - 1965), Luchino Visconti (La caduta degli dei - 1969), V. Sjoman (Corruzione di una famiglia svedese - 1975), Giuliano Montaldo (L’Agnese va a morire - 1976 -, Il giorno prima - 1987).

Fra gli altri film ricordiamo Alle soglie della vita (1958), Il volto (1958), L’ora del lupo (1968) e Dopo la prova (1984), tutti diretti da Ingmar Bergman, La rapina perfetta (1957) di Arne Ragneborg, Il giudice - Angeli alla sbarra (1960) di Alf Sjoberg, I quattro cavalieri dell’Apocalisse (1962) di Vincente Minnelli, con Glenn Ford, Dimensioni della paura (1965) di Jack Lee Thompson, Giochi di notte (1966) di Mai Zetterling, Domani non siamo più qui (1967) di Brunello Rondi, Fino a farti male (1968) di Jean-Daniel Simon, Bagnanti (1968) di Yngve Gamlin, La corta notte delle bambole di vetro (1971) di Aldo Lado, E cominciò il viaggio della vertigine (1974) di Toni Di Gregorio, La trappola (1975) di Pierre Granier-Deferre, Monismainen 1995 (1975) di Kenne Fant, Cassandra Crossing (1976) di George Pan Cosmatos, con Richard Harris, Sophia Loren e Burt Lancaster, Noi due, una coppia (1978), diretto da Erland Josephson, Sven Nyvist e dalla stessa I. Thulin.