La carrera artística de Fernanda Montenegro compagina teatro, televisión y cine. Su primera interpretación en los escenarios tuvo lugar en 1950 con la obra Alegres Canções nas Montanhas, con Fernando Torres. Su relación don Torres dio lugar a un matrimonio que se mantiene unido hasta el día de hoy. La pareja tiene dos hijos, la actriz Fernanda Torres y el diseñador teatral, programador visual y director de cine Cláudio Torres. Fue en 1950 cuando Montenegro tuvo su primer contacto con la televisión, trabajando en dramas detectivescos.

Montenegro comenzó a trabajar en el cine en 1964, cuando participó en la adaptación del director Leon Hirszman de la obra A Falecida. Uno de sus más importantes trabajos fue en Eles Não Usam Black-Tie (1980), también dirigida por Hirszman. Fernanda protagonizaba esta película junto a Gianfrancesco Guarnieri y ganó el Leon de Oro a la mejor película en el festival de Cine de Venecia. Por su participación en la película Tudo Bem, dirigida por Arnaldo Jabor, consiguió su primer premio internacional como la mejor actriz en Italia, en el Festival de Cine de Taormina en 1980.

Montenegro recibió la aclamación internacional por su interpretación enla película de 1988 Estación central de Brasil, dirigida por Walter Salles, por la que fue nominada como mejor actriz tanto al Oscar® como a los Globos de Oro®, y ganó el oso de oro en el Festival de Cine de Berlín. Por la película O Outro Lado Da Rua, dirigida por Marcos Bernistein, fue galardonada con el premio a la mejor actriz del Festival de Cine de Tribeca.

Los trabajos más reciente de Montenegro incluyen Traição (dirigida por su hijo, Cláudio Torres, José Henrique Fonseca y Arthur Fontes), Redentor (dirigida también por Cláudio Torres), Olga, (de Jayme Monjardim) y House of Sand (dirigida por Andrucha Waddington).