Вера Валентиновна Алентова родилась в семье актёров Валентина Быкова и Ирины Алентовой. Ее назвали в честь бабушки по материнской линии, которая умерла в возрасте 28 лет.
В 1961 году Вера Алентова приехала в Москву, где поступила в Школу-студию МХАТ (руководитель курса – Василий Марков). Успешно закончила учёбу в 1965 году, после чего вошла в труппу Московского театра им. А. С. Пушкина, где служит до сих пор. С 2009 года руководит совместно с мужем В. Меньшовым актёрско-режиссёрской мастерской во ВГИКе.
Дебютом Алентовой в кино стал фильм «Дни лётные» (1965 год), в котором она исполнила роль учительницы Лидии Фёдоровны. Широкую известность актриса получила после выхода фильма «Москва слезам не верит» в 1979 году. Картина была удостоена премии «Оскар» в категории «Лучший фильм на иностранном языке». В настоящий момент в фильмографии актрисы – около сорока ролей, в том числе в таких картинах, как «Время желаний», «Завтра была война», «Ширли-мырли», «Зависть богов» и других.
Алентова является лауреатом Государственной премии СССР (1981) и Государственной премии РСФСР им. братьев Васильевых (1986), а также народной артисткой России (1992) - за большие заслуги в области театрального искусства, и обладателем ордена «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2012) - за большой вклад в развитие отечественного театрального и кинематографического искусства, многолетнюю творческую деятельность.