Майя Санса родилась в семье итальянки и иранца. В возрасте 14 лет начала обучение актёрскому мастерству в своей римской школе, позже переехала в Лондон и окончила там Гилдхоллскую школу музыки и театра (1999). В скором времени известный итальянский кинорежиссёр Марко Беллоккьо отобрал Майю для съёмок в своём фильме «Кормилица» (1999).
Майя Санса также исполнила одну из главных ролей в фильме Беллоккьо «Здравствуй, ночь» (2003), за что была удостоена Премии Франческо Пазинетти в категории «Лучшая актриса» на юбилейном 60-м Венецианском кинофестивале (2003).
14 июня 2013 актриса была удостоена национальной кинопремии Италии «Давид ди Донателло» лучшей актрисе второго плана за роль в картине Беллоккьо «Спящая красавица».
Свободно владеет итальянским, английским и французским языками.