Az apai ágon olasz származású Beverly D’Angelo 1951-ben, zenészcsaládban született az Ohio állambeli Columbusban. Karrierjét énekesnőként kezdte, mellette pedig illusztrátorként dolgozott a Hanna-Barbera Stúdióban. Az 1970-es évek közepén aztán a Boradway-en elindult a színészi karrierje, hamarosan pedig egy minisorozatban a televízió képernyőjén is debütált. Egy kisebb szerepben látható volt Woody Allen Annie Halljában. A világhírt azonban a Hair című film hozta meg neki, melyben Sheila Franklint alakította.
A következő évben A szénbányász lánya című filmben Patsy Cline countryénekest formálta meg, melyért a legjobb női mellékszereplő kategóriában Golden Globe-díjra jelölték. Az 1980-as években főleg tévésorozatokban és vígjátékokban játszott, többek között a a Családi vakáció című komédiában Chevy Chase parnereként.
Az 1990-es évektől aztán a független filmek felé fordult. Ebből az évtizedből a legemlékezetesebb szerepe az Amerikai história X című filmben a főszereplő neonáci testvérpár édesanyja, Doris Vinyard volt. A forgatások mellett visszatért a színházba is: a Simpatico című Off-Broadway-darabban nyújtott alakításáért megkapta a Theatre World Awardot. Az ezredforduló után több ismert tévésorozatban is játszott, így a Különleges ügyosztályban és a Törtetőkben, emellett továbbra is forgatott független filmeket és szinkronszínésznőként is dolgozott. Legutóbb A telhetetlen című tévésorozatban volt képernyőn 2018-2019-ben. Az IMDb adatbázisa szerint jelenleg három filmje vár bemutatásra.
A színésznő első férje Don Lorenzo Salviati olasz herceg volt, akivel papíron 1981-től 1995-ig voltak házasok, ebből azonban csak az első négy évben éltek együtt. Az 1980-as évek második felében Anton Furst Oscar-díjas látványtervezővel élt párkapcsolatban, a férfi azonban 1991-ben önkezével vetett véget életének. D’Angelo 1997 és 2003 között Al Pacino párja volt, akit 2001-ben, 50 éves korában mesterséges megtermékenyítéssal fogant fiú-lány ikerpárral ajándékozott meg.
Szakításuk után Pacino pert indított Anton James és Olivia Rose felügyeleti jogáért: az ügy elmérgesedett, a színész azt állította, hogy volt párja egyfajta fedezékként használta a gyerekeket, D’Angelo viszont rossz apának titulálta és zaklatással is vádolta Pacinót. Hosszas jogi csatározás után úgy döntöttek, megosztják gyermekeik felügyeleti jogát. A ma már 21 éves ikrek csak ritkán jelennek meg a nyilvánosság előtt.
A színésznő tavaly novemberben töltötte be a 70-et, ám nem szándékozik visszavonulni, továbbra is aktívan dolgozik.
„Az életem a szeretet által vezérelt kapcsolatok sorozatából állt. Mindent azért tettem, mert szerettem valakit” – fogalmazott egy interjújában.