Alida Maria Altenburger Freiin, baronessa von Marckenstein und Frauenberg, nacque a Pola il 31 maggio 1921 da madre istriana e padre trentino con ascendenze tirolesi. A otto anni si trasferì sul lago di Como, dove crebbe senza più fare ritorno nella città natale ma serbando un profondo rimpianto. Nel 1936, scegliendo a caso da un elenco telefonico il cognome d’arte “Valli”, debuttò giovanissima al Centro sperimentale di cinematografia ed esordì sul grande schermo interpretando ruoli di protagonista in commedie leggere che la resero celebre nel cinema fascista. Tra il 1940 e il 1943 lavorò con Mario Mattoli a pellicole che conquistarono il pubblico, mentre per Mario Soldati e Carmine Gallone passò a ruoli drammatici: fu Luisa in Piccolo mondo antico, vincendo un premio speciale al Festival di Venezia, e Manon in Manon Lescaut. Nell’autunno 1943 rifiutò di trasferirsi al Cinevillaggio della Repubblica di Salò, sottraendosi a film di propaganda e nascondendosi a Roma grazie all’aiuto di Leonor Fini e Luciana d’Avack. Con il suo primo figlio nato nel 1947, ottenne il Nastro d’argento per Eugenia Grandet e, sotto contratto con David O. Selznick, approdò in America.
Lavorò accanto a Gregory Peck in Il caso Paradine di Alfred Hitchcock, a Frank Sinatra ne Il miracolo delle campane e a Joseph Cotten e Orson Welles ne Il terzo uomo. Negli anni Cinquanta tornò in Italia e lasciò un segno indelebile in Senso di Luchino Visconti. Dopo lo scandalo Montesi si ritirò, ma nel 1957 rientrò in scena con Il grido di Antonioni e La grande strada azzurra di Pontecorvo. Collaborò con Pasolini in Edipo re, con Bertolucci in Strategia del ragno e Novecento, con Argento in Suspiria e Inferno. Premi come il David di Donatello alla carriera (1991) e il Leone d’oro alla carriera a Venezia (1997) riconobbero la sua versatilità. Negli ultimi anni, assistita dalla legge Bacchelli, rifiutò la cittadinanza onoraria di Pola, dichiarando di essere e restare italiana. Morì a Roma il 22 aprile 2006; il suo funerale si tenne in Campidoglio e fu sepolta al Verano. Rimangono una via a Roma, il cinema di Pola a lei dedicato e il documentario Alida (2020), che ne celebra l’eredità e il fascino mai sopito.
