Attrice e regista. Dal 1942 al 1945 segue i corsi di Teatro drammatico di Stoccolma, ottenendo la parte da protagonista nel film 'Spasimo'. Nel 1948 recita in 'Frieda, l'amante straniera', di Basil Dearden. L'anno prima aveva invece lavorato con Bergman in 'Musica nel buio'. Interpreta, successivamente, una serie di pellicole in Gran Bretagna e negli Stati Uniti: da 'Un pizzico di follia' a 'La settima onda'. Nel 1963 esordisce alla regia di cortometraggi con 'Il gioco della guerra', che vince il premio di categoria alla mostra del cinema di Venezia. Il suo primo lungometraggio è 'Gli amorosi', del 1965. I lavori successivi approfondiscono alcuni dei temi che sembrano più cari alla Zetterling: la solitudine, il rifiuto della vita, le ossessioni erotiche. Dirige 'Doctor Glas', 'Le ragazze', 'Scrubbers'. Nel 1972 riprende la gara di sollevamento pesi per un film collettivo sulle olimpiadi di Monaco dal titolo 'Ciò che l'occhio non vede'. Muore in una clinica londinese a causa di un cancro.