Es conocida por su papel en la película To Rome with Love y en la serie de televisión Master of None.
Con cinco años de edad, la familia se traslada a Roma (Lacio).
Mastronardi alcanzó mayor fama en Italia cuando apareció regularmente en la versión italiana de la serie Los Serrano, I Cesaroni (2006), en la que actuaba de joven tímida y romántica llamada Eva Cidicini.
Poco después, Alessandra apareció en el telefilme Non smettere di sognare, donde representaba a una joven danzarina, Stella.
En 2017, ella apareció en la segunda temporada de la serie Master of None (Netflix) como Francesca.