Samantha Cristoforetti è nata a Milano il 26 aprile 1977.

Ha conseguito il diploma di Liceo Scientifico a Trento nel 1996 dopo un anno trascorso negli Stati Uniti nell'ambito di un programma di scambio per studenti.

Nel 2001 si è laureata all'Università Tecnica di Monaco di Baviera in Germania, con un master in ingegneria meccanica con specializzazioni in propulsione aerospaziale e in strutture leggere, frequentando nel corso degli studi la scuola nazionale superiore di aeronautica e dello spazio di Tolosa (progetto sperimentale di aerodinamica) l'Università Mendeleev delle Tecnologie Chimiche a Mosca dove ha preparato la sua tesi di laurea su propellenti solidi nei razzi.

Nel 2005 ha portato a termine un diploma di scienze aeronautiche all'Univesità Federico II di Napoli nell'ambito dell'addestramento con l'Aeronautica Militare Italiana.

Capitano dell'Aeronautica Italiana ha all'attivo oltre 500 ore di volo su sei tipi di aerei militari, compresi gli SF-260, T-37, T-38, MB-339A, MB-339CD, AM-X.

Selezionata come astronauta ESA nel maggio 2009, viene assunta nel settembre 2009 e a novembre dell'anno successivo completa l'addestramento base degli astronauti.

Viene assegnata al programma di addestramento che copre la navicella russa Soyuz, i sistemi della Stazione Spaziale Internazionale, la robotica e le attività extraveicolari.

Per il 23 novembre 2014 alle 22.01 parte dal cosmodromo di Baikonur verso la Stazione Spaziale Internazionale dove rimane per 199 giorni.