Possui graduação em Matemática pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas (1966), graduação em Música (Piano) pelo Conservatório Musical Carlos Gomes, Campinas (1960), mestrado em Matemática pela Universidade Estadual de Campinas (1974) e doutorado em Matemática pela Universidade Estadual de Campinas (1982), com pós-doutorado na Universidade da Califórnia – Berkeley, na Universidade de Stanford e na Universidade de Oxford.

Atualmente é Pesquisadora Colaboradora do Centro de Lógica, Epistemologia e História da Ciência e Professora Titular Colaboradora em Lógica e Fundamentos da Matemática do Departamento de Filosofia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Assessora ad hoc de diversas instituições de ensino e de fomento ao ensino e à pesquisa do Brasil e do exterior. Consultora, reviewer e membro de conselhos editorais de periódicos de circulação internacional, do Brasil e do exterior. Membro de comissões científicas e coordenadora de diversos eventos brasileiros e internacionais. Membro fundadora do Centro de Lógica, Epistemologia e História da Ciência (CLE) da Unicamp e da Sociedade Brasileira de Lógica (SBL). Diretora do CLE por quatro mandatos (1986-1993; 2004-2009); Presidente da SBL por quatro mandatos (1994-2003; 2011-2014); Presidente do Latin-American Committee on Logic da Association for Symbolic Logic por dois mandatos (1993-1999); Coordenadora da Coordenadoria de Centros e Núcleos Interdisciplinares de Pesquisa (COCEN) da Unicamp, por dois mandatos (1998-2002; 2009-2013).

Membro de várias sociedades científicas. Professora convidada em diversas universidades do Brasil, América e Europa, conferencista plenária em diversos eventos internacionais. Criadora e editora da Coleção CLE, coleção de livros nas áreas de lógica, epistemologia e história da ciência, com quase 100 volumes publicados. Suas áreas de atuação são lógica e fundamentos da matemática, história e filosofia da lógica e da ciência, álgebra de lógica, lógicas não clássicas, lógica universal, lógica para consistente, teoria da auto-organização e sistêmica. Foi Pró-Reitora de Pós-Graduação (PRPG) da Unicamp (2013-2014).

Entre diversas homenagens recebidas, em 2014 foi agraciada com o Prêmio Estágira Medalha Aristóteles, uma distinção atribuída pela Academia de Ciências e Humanidades do Instituto de Estudos Superiores Estágira do México a investigadores mexicanos e estrangeiros que têm realizado um trabalho de investigação ou de ensino em benefício da nossa sociedade, e a Sociedade Brasileira de Lógica criou a “Conferência Itala Maria Loffredo D’Ottaviano”, como uma seção especial a ser realizada nos Encontros Brasileiros de Lógica. É membro eleita da Académie Internationale de Philosophie des Sciences (AIPS) e membro eleita do Institut International de Philosophie (IIP).