Antonella Romualdi si laurea nel 1972 con Enrico Paribeni all’Università di Firenze.
Oltre ad aver partecipato a numerose campagne di scavo a Iasos in Asia Minore e nella Magna Grecia, in particolare a Sibari, ha diretto numerosi scavi in Emilia Romagna e in Toscana.
Dal 1986 al 1998 è stata responsabile della catalogazione dei Beni Archeologici della Toscana con particolare riguardo al censimento e alla catalogazione dei marmi antichi, dal 1998 al 2000 direttore del Museo Archeologico di Firenze. Alla fine del 2000 ha ottenuto il trasferimento alla Soprintendenza Speciale per il Polo Museale Fiorentino.
Dal 2001 al 2008 è stata direttrice del Dipartimento di Antichità Classica della Galleria degli Uffizi e dalla fine del 2005 fino al 2009 di Villa Corsini a Castello per conto del Polo Museale. Nel 2007 è stata nominata Socio Corrispondente dell’Istituto Archeologico Germanico. È autore di numerose pubblicazioni soprattutto relative alla cultura e alla storia di Populonia.