Eleonora Sergio wird am 31. März 1979 im süditalienischen Lecce in der Region Apulien geboren und wächst im nahe gelegenen Cavallino auf. Sie arbeitet zunächst als Verkäuferin, bevor sie in Rom am Tetro dei Cocci eine Ausbildung zu Schauspielerin beginnt.
Im Kino Jahr 2000 debütiert Eleonora Sergio im Kino. Sie hat eine Rolle im Film "Liberate i pesci!" von Cristina Comencini. Im gleichen Jahr hat sie auch Auftritte in den TV-Serien "Una donna per amico" und "Per amore per vendetta". In den 2000er-Jahren ist sie als gefragte Darstellerin in vielen TV-Serien zu sehen, u.a. in "Il commissario", "La squadra" und "Distretto di Polizia".
Im Jahr 2010 hat Elenora Sergio ihren ersten Auftritt im Spencer/Hill-Universum. In Bud Spencers letzter TV-Serie "Ein Koch für alle Fälle" ist sie in neun Episoden als Polizisten Serenella zu sehen, die Verlobte von Buds Patensohn in der Serie. Nur ein Jahr später arbeitet sie auch erstmals mit Terence Hill zusammen. In der achten Staffel von "Don Matteo" ist sie in 15 Episoden als Staatsanwältin Andrea Conti zu sehen. Ein weiteres Jahr danach hat sie auch eine wiederkehrende Rolle in der zweiten Staffel von "Die Bergpolizei - Ganz nah am Himmel". Hier spielt sie in zwei Episoden Antonella, die mit Kommissar Napi anbandelt.
Bis ins Jahr 2017 ist Eleonora weiterhin regelmäßig auf den italienischen Bildschirmen zu sehen. 2021 ist sie in der Miniserie "La fuggitiva" zu sehen. Im April des gleichen Jahres wird sie Mutter eines Sohns.