Informovala o tom v stredu 14.6.2017 spravodajská stanica BBC, príčiny jej smrti však britské médium neuviedlo.
Rodáčka z Ríma sa v mladosti presťahovala do New Yorku, neskôr do Londýna, kde zostala žiť natrvalo. Kariéru začala ako modelka, v 60. rokoch bola súčasťou bohémskej komunity okolo pop-artového umelca Andyho Warhola, postupne sa z nej stala ikona tohto desaťročia. V neskoršom období sa venovala módnemu návrhárstvu.
Pallenberg sa v roku 1965 zoznámila s pôvodným gitaristom a zakladajúcim členom The Rolling Stones Brianom Jonesom, ktorého však o dva roky neskôr opustila kvôli ďalšiemu gitaristovi tejto skupiny Keithovi Richardsovi. Údajne tak spravila preto, že Jones sa stal nestabilným a násilným. Jones zomrel v roku 1969.
Pallenberg a Richards zostali partnermi do roku 1980 a stali sa rodičmi troch detí - Marlona, Angely a Tara, ktorý zomrel ako dvojmesačný. Pallenberg mala údajne značný vplyv na niekoľko albumov The Rolling Stones a zaspievala si aj sprievodné vokály v klasickej skladbe skupiny Sympathy for the Devil z roku 1968.
Pallenberg podľa určitých zdrojov mala krátky sexuálny románik aj so spevákom skupiny Mickom Jaggerom počas výroby filmu Predstavenie (1970), v ktorom obaja účinkovali. Ona to však vždy popierala. Richards ju vo svojej knižnej autobiografii Život z roku 2009 označil za "veľmi silnú, extrémne bystrú a veľmi krásnu" ženu.
Pallenberg účinkovala vo filmoch Candy (1968), Barbarella (1968), Dillinger je mŕtvy (1969), Prekliata láska (1998), Pán Osamelý (2007), Neapol, Neapol, Neapol (2009) Chéri (2009) či 4:44 The Last Day on Earth (2011).