1958 est une année charnière dans la vie professionnelle et privée de Romy Schneider : Pierre Gaspard-Huit lui propose le rôle principal de Christine, un remake de Liebelei de Max Ophüls dans lequel sa mère avait tenu le rôle principal en 1933.
Les producteurs arrangent une entrevue avec la presse dans les salons de l'aéroport : Romy Schneider et Alain Delon se rencontrent pour la première fois au pied de l'escalator. Leurs premiers rapports sont houleux, Romy ne parlant pas français et considérant le jeune premier trop arrogant. Cependant durant le tournage, elle tombe amoureuse de son partenaire, qu'elle a choisi elle-même.
Ils célèbrent leurs fiançailles officielles, organisées par les parents de Romy, à Lugano le 22 mars 1959 devant la presse internationale, sans planifier de date pour un éventuel mariage. Elle part alors s'installer avec lui à Paris. Elle y abandonne son éducation bourgeoise pour découvrir les soirées de la capitale, l'anticonformisme et une jeunesse qui méprise l'argent. L'Allemagne ne lui pardonnera jamais cette infidélité.
La naissance d'une étoile
Alain Delon est en pleine gloire et tourne à une cadence folle tandis que Romy est ignorée par le cinéma français et reniée par le cinéma allemand et autrichien. Delon lui fait apprendre l'italien et rencontrer Luchino Visconti qui fait monter sur scène le couple dans Dommage qu'elle soit une putain en 1961. Après ce triomphe, le réalisateur italien lui donne un rôle dans un sketch de Boccace70 en 1962.
À la fin du tournage, Visconti lui glisse au doigt un anneau en bois incrusté de deux diamants et d'un saphir qui ne la quittera plus jusqu'au jour de sa mort. Cette même année, elle monte pour la première fois sur les planches en Allemagne, au théâtre Baden-Baden, où elle joue en français, avec une troupe française, la pièce La Mouette d'Anton Tchekhov. Fin 1962, elle est hospitalisée pour surmenage ; Alain Delon est à son chevet.
Les producteurs américains sont séduits, surnomment l'actrice « la petite fiancée du monde » et lui font de nombreuses propositions. La Columbia lui offre alors un contrat de sept ans (pour sept films et un cachet d'un million de francs pour chacun de ses rôles), et Romy s'installe aux États-Unis, à Hollywood, de 1962 à 1965.
Elle tourne un premier film avec Otto Preminger, Le Cardinal qui est un succès. En 1963, elle reçoit la première récompense française de sa carrière, l'Étoile de Cristal de l'Académie du cinéma pour sa prestation dans Le Procès. Néanmoins, sur son deuxième film pour la Colombia, Prête-moi ton mari, elle découvre que les techniques de l'Actors Studio sont bien différentes des siennes.
Maladroite dans cette comédie, envahie par le stress, le trac et les doutes (circulent dans la presse des photos montrant Delon avec une jeune femme), la presse américaine la surnomme Miss Worry (« Mademoiselle inquiète »), ce qui la condamne aux seconds rôles.
Elle rompt donc son contrat avec la Columbia et rentre à Paris après avoir reçu des mains de son agent George Baum une lettre de rupture de quinze pages d'Alain Delon. Elle trouve dans leur appartement parisien quelques roses laissées sur la table du salon et un mot d'Alain Delon : « Je suis à Mexico avec Nathalie. Mille choses. Alain ».
Après cinq ans de passion orageuse, Alain Delon l'a quittée pour Nathalie, enceinte de leur fils Anthony. Romy est très affectée par cette rupture.En juin 1964, Romy obtient la « Victoire du Cinéma français », récompensant la « meilleure actrice étrangère de l'année ».
Le 1er avril 1965, à l'occasion de l'inauguration du restaurant Blatzheim à l'Europa-Center de Berlin-Ouest, elle rencontre l'acteur et metteur en scène de théâtre de boulevard berlinois Harry Meyen, d'origine juive. Ils se marient le 15 juillet 1966 à Saint-Jean-Cap-Ferrat — Romy est déjà enceinte de cinq mois — et s'installent à Berlin-Grünewald.
Le 3 décembre, elle donne naissance à son premier enfant, David Christopher Meyen (Meyen étant le pseudonyme de son père ; David s'appelle en réalité Haubenstock, comme le mentionne son état civil). L’actrice se retire alors de la vie publique pendant une année et demie pour s'occuper essentiellement de son fils.
La « tragédie Romy Schneider »
Le 21 février 1967, son père meurt à Vienne d'un infarctus, suite à un excès de trac, appréhension qui la fera souffrir pendant toute sa carrière.Vivant alors comme une épouse et une mère anonyme dans son appartement de Grünewald, sa carrière redémarre le jour où Jacques Deray lui offre, sur la suggestion d'Alain Delon, le rôle de Marianne dans La Piscine.
Femme engagée, elle se prononce pour un avortement libre et gratuit en signant le fameux Manifeste des 343, publié en France dans Le Nouvel Observateur et en Allemagne dans le magazine Stern, ce qui lui vaut d'être inquiétée par le Tribunal de Hambourg.
En 1972, elle se sépare de son époux Harry Meyen. Le divorce houleux — Harry Meyen lui réclame la moitié de sa fortune pour qu'elle puisse conserver la garde de David — sera prononcé le 5 juillet 1975 à Berlin-Ouest en l'absence des deux intéressés.
Le 18 décembre de la même année, elle épouse son secrétaire, Daniel Biasini. Suite à un accident de voiture au cours du passage du Nouvel An de 1976, elle perd un premier enfant né de cette union tandis que son mari est gravement blessé.
Le 21 juillet 1977, elle accouche prématurément d'une fille, la future actrice Sarah Biasini, à Gassin, dans le Var.La césarienne l'a épuisée et elle reste une année entière auprès de son foyer puis reprend à nouveau le chemin des tournages.
En 1974, elle tombe dans une grave dépression suite au tournage éprouvant de L'important c'est d'aimer d'Andrzej Zulawski. Ressurgissent alors les vieux démons de l'alcool et des médicaments que le milieu artistique d'Harry Meyen lui a fait découvrir.
Malgré la surveillance de Daniel Biasini, elle parvient à obtenir ses médicaments par l'intermédiaire de Marlene Dietrich, qui les lui fait passer en cachette entre les pages de quelques livres. De plus, elle fume jusqu'à trois paquets de Marlboro par jour, dégradant rapidement sa santé.
Ses rapports avec son mari se dégradent dès 1979 : Romy est souvent absente à cause de son métier et Daniel Biasini sort beaucoup la nuit. Elle part alors en vacances au Mexique, seule avec Sarah mais pendant son séjour, elle reçoit un télégramme le 15 avril 1979 lui annonçant que son ex-mari Harry Meyen a mis fin à ses jours à Hambourg ; très affectée, elle rentre d'Acapulco pour assister aux obsèques.
Après avoir demandé le divorce avec Daniel Biasini en février 1981, elle entame cette même année le tournage de La Passante du Sans-Souci qui doit être interrompu à plusieurs reprises : en avril, sous l'emprise de l'alcool et des calmants, elle part en cure à Quiberon. Sous l'objectif du photographe Robert Lebeck, elle se brise le pied gauche en sautant d'un rocher sur une plage.
Le 23 mai, elle entre à l'hôpital de Neuilly où elle subit l'ablation de son rein droit pour une tumeur. Mais elle rencontre, par l'intermédiaire de Claude Berri, le producteur Laurent Pétin, célibataire, plus jeune qu'elle, avec lequel elle passera les derniers mois de sa vie. Laurent Pétin lui redonne confiance et la force d'achever le tournage de son dernier film.
Le 5 juillet 1981, David, son fils né en 1966 de son mariage avec Harry Meyen, passe le dimanche chez les parents de son ex-beau-père Daniel Biasini, à Saint-Germain-en-Laye. L'après-midi, il rentre à la maison mais le portail, haut de deux mètres, est clos. Il grimpe donc sur le mur pour l'escalader, comme il en avait l'habitude mais perd l'équilibre, tombe et s'empale sur les pointes de métal qui lui perforent les intestins.
Il meurt le soir même à l'hôpital, à l'âge de quatorze ans.Des paparazzi, déguisés en infirmiers, pénètrent dans le service funéraire pour photographier David sur son lit de mort. Romy Schneider, anéantie, exprimera sa colère contre eux dans une interview à Michel Drucker, diffusée dans l'émission Champs Elysées en avril 1982 :« que des journalistes se déguisent en infirmiers pour photographier un enfant mort, où est la morale, où est le tact?" (Les fumiers !)