Nata e cresciuta a Roma, a soli tredici anni viene scelta per i fotoromanzi del teen magazine Cioè. Nello stesso periodo comincia a seguire corsi di dizione e recitazione, e poco prima della maggiore età compare per la prima volta nella serie televisiva Una donna per amico di Rossella Izzo (1998) e nel film La via degli angeli di Pupi Avati (1999). Il vero esordio avviene nel 1999 da protagonista del film di Massimo Martella, La prima volta. Nello stesso anno gira insieme a Carlo Verdone il film Zora la vampira (2000), debutto cinematografico dei Manetti Bros, in cui interpreta un’artista romana che fa innamorare un Dracula in trasferta. Dopo un piccolo ruolo in Vacanze di Natale 2000 di Carlo Vanzina, è tra i protagonisti di Commedia sexy di Claudio Bigagli (2001). Sperimenta anche generi diversi oltre al cinema e nel 2004 recita nel videoclip di Max Pezzali: Il mondo insieme a te titolo omonimo della canzone del leader degli 883. Negli anni successivi Micaela lavora per alcune fiction televisive, tra le quali ricordiamo R.I.S. 3 – Delitti Imperfetti, Crimini bianchi e L’ultimo padrino recitando a fianco di Michele Placido.

Arrivano alcuni premi, il più importante dei quali è il premio come attrice rivelazione dell’anno alla 63° Mostra Internazionale d’Arte Cinematografica di Venezia per la sua interpretazione di Veronica nel film Non prendere impegni stasera di Gianluca Maria Tavarelli nel 2006, storie di quarantenni e cinquantenni alle prese con i loro fantasmi e le loro irrisolte questioni di vita quotidiana. Viene nominata ai David di Donatello per Tutta la vita davanti in cui recita al fianco di Valerio Mastandrea per la regia di Paolo Virzì. Partecipa a Ce n’è per tutti di Luciano Melchionna (2009). Nel 2010, riesce a vincere un Ciak d’oro per la commedia di Francesca Archibugi Questione di cuore in cui recita al fianco di Kim Rossi Stuart e Antonio Albanese, interpretando la moglie di quest’ultimo. Il film che la consacra è il secondo girato con Paolo Virzì, La prima cosa bella, che le vale, tra gli altri, il David di Donatello e il Nastro d’Argento come Miglior Attrice Protagonista, per la sua interpretazione della mamma-Miss allegra ed incosciente. Nel 2010 torna a recitare in un film di Pupi Avati Il cuore grande delle ragazze per interpretare Francesca Osti, presentato al Festival Internazionale del Film di Roma. Lo stesso personaggio che Avati porta sul piccolo schermo nella serie Un matrimonio (2013), in cui viene affiancata da Flavio Parenti. Nel 2012 recita in Posti in piedi in paradiso, una commedia diretta da Carlo Verdone, in cui svolge un ruolo da co-protagonista insieme allo stesso Verdone, Pierfrancesco Favino e Marco Giallini. Suo il ruolo della lunatica cardiologa con problemi sentimentali, che le vale il Nastro d’Argento 2012 come Miglior Attrice. Sarà poi protagonista nei panni della madre nel film parzialmente autobiografico di Daniele Luchetti Anni felici (2013), seguito dal film dell’esordiente Sebastiano Riso Più buio di mezzanotte (2014), vincitore del Premio Verdone a Lecce, per cui è candidata ai Nastri d’Argento come Attrice non Protagonista. Nel 2015 lavora per due registe donne: Francesca Archibugi, che la dirige in Il nome del figlio, e Giorgia Farina, che le regala il divertente ruolo da protagonista in Ho ucciso Napoleone. Sarà poi protagonista di una strampalata amicizia con Valeria Bruni Tedeschi nel nuovo film di Virzì La pazza gioia (2016), racconto toccante della fuga di due donne disturbate da una comunità terapeutica, presentato alla Quinzaine di Cannes, che le vale il Nastro d’Argento ed il Ciak d’Oro. Fa coppia con Paola Cortellesi nella commedia di Cristina Comencini Qualcosa di nuovo (2016). Nel 2017 è la moglie di Elio Germano nel film di Gianni Amelio La tenerezza, tratto dal romanzo La tentazione di essere felici di Lorenzo Marone. L’anno successivo è invece una timida segretaria e ghostwriter che si trova invischiata in una storia più grande di lei in Una storia senza nome di Roberto Andò. Nel 2019 è diretta da Francesca Archibugi in Vivere e l’anno successivo è tra i protagonisti, con Kim Rossi Stuart, Pierfrancesco Favino e Claudio Santamaria, de Gli anni più belli di Gabriele Muccino, che le porta candidature ai David ed ai Nastri. È in di Maledetta primavera (2020) di Elisa Amoruso, presentato alla Festa del Cinema di Roma, così come anche L’ombra di Caravaggio di Michele Placido l’anno successivo. Nel 2021 è stata tra le protagoniste di 7 donne e un mistero di Alessandro Genovesi. Sempre nel 2022 ha interpretato Lea Garofalo nella serie di Disney + The Good Mothers, che ha vinto il “Berlinale Series Award” alla 73° edizione del Festival. Felicità, presentato alla Mostra di Venezia nella sezione Orizzonti Extra, che si è aggiudicato il Premio del Pubblico, è il suo debutto alla regia ed è uscito in sala a fine settembre.