Giovanna Antonelli veio ao mundo no dia 18 de Março de 1976, na cidade do Rio de Janeiro/RJ.
É filha de Hilton Prado e Suely Antonelli, tem um irmão advogado chamado Leonardo Pietro Antonelli e um sobrinho chamado Gabriel. Seu primeiro namoro foi dos 16 aos 21 anos. Em seguida começou a namorar o empresário Ricardo Medina, e em 8 de março de 2000 ocorreu o casamento e em fevereiro de 2002, a separação.
Ao participar da novela O Clone, no fim de 2001, se apaixonou e começou a namorar com o ator Murilo Benício, seu par romântico na trama. Casaram-se em 2002 e em 24 de maio de 2005 nasceu o primeiro filho de Giovanna e segundo de Murilo, o menino Pietro. No mesmo ano, ocorreu a separação do casal. Antes, em 2004, na primeira separação do casal, ela namorou o empresário Alexandre Accioly.
Em 2005, conheceu o empresário norte-americano Robert Locascio e em 5 de maio de 2007 casaram-se na Itália.. O casamento durou apenas quatro meses.
Em 2009, terminou o namoro com o empresário Arthur Fernandes, o relacionamento durou dois anos.
Em seguida, começou a namorar o diretor Leonardo Nogueira, no dia 8 de outubro de 2010, deu a luz as gêmeas Antônia e Sophia, filhas da união com Leonardo, com quem vive junto. Seu desejo é ter mais um filho antes de completar 40 anos de idade.
