Catherine Marie-Agnès Fal de Saint Phalle, Niki de Saint Phalle, est née à Neuilly-sur-Seine le 29 octobre 1930. Elle suit sa famille aux États-Unis à la suite d'un krach boursier. Fortement perturbée par un père incestueux, elle travaille d'abord comme mannequin pour Vogue, Life et Elle. Puis elle débute sa carrière artistique, encouragée par le peintre Hugh Weiss.

En 1961, date de sa première exposition, elle se rend célèbre en réalisant les Tirs, performances durant lesquelles des spectateurs sont invités à tirer à la carabine sur des poches de couleur, éclaboussant ainsi des assemblages de plâtre. Elle intègre alors le cercle des nouveaux réalistes en 1960, jouant le rôle de médiatrice entre les avant-gardes française et américaine. Elle crée des ex voto, puis des Nanas, femmes plantureuses et colorées en grillage, papier mâché et polyester.

Divorcée de l'écrivain Harry Mathews, elle épouse le 13 juillet 1971, Jean Tinguely, lui-même récemment divorcé de sa femme Eva Aeppli.
De juin à Septembre 1966, elle réalise avec l'aide de Jean Tinguely, Hon/Elle, une femme monumentale de 28m de longueur sur 6m de hauteur et de 9 m de largeur, couchée sur le dos avec les jambes entrelacées au Moderna Museet de Stockholm. Les visiteurs peuvent pénétrer la sculpture par l'entre-jambes. À l'intérieur, ils peuvent découvrir plusieurs pièces réalisées par l'artiste. Leur collaboration artistique produira notamment le Cyclop à Milly-la-Forêt, la fontaine Stravinsky à Paris, la fontaine de Château-Chinon et le Jardin des tarots à Capalbio en Italie.

Inspirée par le Parc Güell de Gaudi à Barcelone, elle réalise, à Garavicchio en Toscane, à partir de 1979, un Jardin des Tarots qui réunit des sculptures monumentales inspirées par les figures du jeu de tarots. Il a ouvert ses portes en 1998.
Ses œuvres plus tardives comme la Fontaine Igor Stravinski à Paris, le Jardin des Tarots en Toscane, ou les Meta-Tinguely en hommage à son mari disparu, mêlent poésie et humour, esprit du jeu et angoisse. Engagée dans l'association AIDS, elle succombe à une maladie respiratoire le 21 mai 2002 à San Diego.