Giosetta Fioroni naît dans une famille d’artistes. Son père, Mario, est sculpteur ; sa mère, Francesca, peintre et marionnettiste. Elle étudie à l’Accademia di Belle Arti à Rome où elle fait la connaissance de l’artiste Toti Scialoja (1914-1998) qui influencera sa pratique.
Elle vit à Paris de 1958 à 1963 ; Denise Breteau lui consacre une exposition en 1963. Les travaux de ses débuts, totalement abstraits, laissent place à des œuvres aux symboles abstraits, jusqu’à ce qu’une image émerge.
De retour à Rome, G. Fioroni est la seule femme à s’associer au mouvement de la Scuola di Piazza del Popolo, avec notamment Franco Angeli (1935-1988), Francesco Lo Savio (1935-1963) et Fabio Mauri (1926-2009) et fréquente le cercle littéraire romain. L’une de ses premières séries au début des années 1960, Argenti (1961-1970), consiste en des portraits, à la peinture industrielle laquée aluminium, de mannequins évoquant des publicités. En réalité l’artiste réalisait elle-même ces photographies qu’elle s’attachait ensuite à reproduire en peinture. Souvent, leurs jambes sont évanescentes et leurs pieds absents, comme si elles n’étaient pas rattachées au réel. Selon les mots de l’artiste, c’est l’élément narratif de la séquence au cinéma qui l’intéresse et la conduit à répéter ou à décomposer l’image et son mouvement.

Elle participe à la Biennale de Venise de 1964. Dans un entretien avec un critique la même année, l’artiste affirme que ses expériences n’ont pas de rapport avec le pop, qu’elle voit comme un courant lié à la société américaine. En 1965, G. Fioroni entame une série aux œuvres moins nombreuses, de grandes héroïnes de l’histoire de l’art, comme la Vénus de Sandro Botticelli (1445-1510). Elle se saisit d’autres médiums, comme la performance avec La Spia Ottica (1968). Elle collabore avec des écrivains, avec lesquels elle réalise des livres et leur graphisme.
Dans les années 1970, elle s’installe dans la région de Salgareda avec son compagnon, l’écrivain Goffredo Parise. Marquée par les écrits sur les contes du Russe Vladimir Propp, elle réalise la série intitulée Le Teche, des boîtes en bois contenant des collections de petits objets trouvés dans la campagne. Elle conçoit également un atlas de médecine légale, en reprenant les illustrations d’un manuel allemand qui inventorie des cas de morts issues de pratiques sexuelles déviantes. C’est à cette période qu’elle commence une série de paysages à la peinture aluminium, Paesaggi d’argento. Dans la première moitié des années 1980, l’artiste réalise un cycle de pastels inspirés par les fresques de Gian Domenico Tiepolo (1727-1804).

En 1990, une rétrospective de ses travaux sur papier lui est dédiée à la Calcografia Nazionale à Rome. Dans la décennie qui suit, l’artiste se tourne vers la céramique et produit des sculptures, dont certaines à grande échelle. Elle reçoit des commandes d’œuvres, parmi lesquelles une Madone multiethnique, visible à l’église Regina Mundi de Rome. De nombreuses expositions lui sont consacrées en Italie durant les vingt dernières années de sa vie. En 2017, La Spia Otticaest présentée dans le cadre des Frieze Projects à New York, sous le commissariat de Cecilia Alemani.