Figlia della scrittrice Vittoria Aliberti e di Alberto Ronchey - giornalista, scrittore e ministro dei Beni Culturali - ha frequentato negli anni '70 il liceo classico Massimo d'Azeglio di Torino e poi il liceo classico Ennio Quirino Visconti di Roma. Proprio durante gli anni liceali ha maturato il suo interesse per la civiltà bizantina.
Nel 1976 ha iniziato il suo tirocinio paleografico sui manoscritti del Monastero di San Giovanni Teologo a Patmos. Nel 1981 si è laureata a Pisa in lettere antiche con una tesi in Filologia bizantina, relatore Franco Montanari. Negli anni successivi, oltre che a Patmos, ha lavorato alla Biblioteca del Patriarcato Greco Ortodosso di Alessandria d'Egitto, al Centre d'Histoire et Civilisation du Monde Byzantin del Collège de France di Parigi e, con una borsa di studio, è diventata Fellow al Dumbarton Oaks Institute for Byzantine Studies di Washington D.C., dove ha avviato la collaborazione con uno dei massimi bizantinisti del Novecento, Aleksandr Petrovič Každan.
Tra le sue opere scientifiche giovanili, gli studi sulla Cronografia di Michele Psello, di cui ha pubblicato la prima traduzione italiana, su Eustazio di Tessalonica, sulla vita bizantina del Buddha (Barlaam e Iosafat), sugli antichi Atti dei Martiri greci, e i primi saggi su Ipazia e su Bessarione. Con Kazhdan ha scritto a quattro mani L’aristocrazia bizantina. A partire dalla fine degli anni Novanta ha prodotto monografie sulla cultura di Bisanzio, tra cui Lo Stato bizantino, e sulla fortuna di Bisanzio nell'età moderna e contemporanea. All’ultimo decennio appartengono gli studi su Costantinopoli, su Mistrà, sul declino e la caduta di Bisanzio, sulle radici culturali bizantine del Rinascimento europeo, sull’eredità storica del titolo imperiale della Seconda Roma dopo l'espansione islamica.
Oltre a un centinaio di saggi specialistici ha scritto libri tradotti in più lingue, come L’enigma di Piero, aggiudicatosi il Premio Procida-Isola di Arturo-Elsa Morante nel 2006, Il guscio della tartaruga, Il romanzo di Costantinopoli, La cattedrale sommersa e Ipazia. La vera storia, libro accolto con favore dalla critica.
Dopo un ventennio di collaborazione a La Stampa e al suo supplemento Tuttolibri, ha iniziato a scrivere regolarmente per La Repubblica. Tra i suoi programmi radiofonici, si segnalano il ciclo sulla caduta di Costantinopoli in Alle 8 della sera (RadioRaiDue), la serie sul melodramma antico, medievale e bizantino in Di tanti palpiti e le serie Contaminazioni del sacro, Il buddhismo e l’occidente e Queste anime viventi: animali, anima, mondo (RadioRaiTre).
Insieme allo scrittore e docente universitario Giuseppe Scaraffia è stata autrice e conduttrice di trasmissioni per la RAI, collaborando con RaiSat, Rai 1, Rai 2 e Rai 3: fra questi L'altra edicola, programma culturale in onda su Rai 2 e, in seguito su RaiSat 1 dal 1994 al 1999. Sempre insieme a Scaraffia ha anche realizzato una serie di interviste a grandi nomi della cultura come Ernst Jünger, Claude Lévi-Strauss, James Hillman, David Lodge, Jean-Pierre Vernant.
L'incontro con lo psicoanalista, saggista e filosofo statunitense James Hillman, in particolare, ha dato origine a una duratura collaborazione che si è espressa, oltre che nelle interviste televisive, nei due libri-dialogo L'anima del mondo e Il piacere di pensare, protraendosi fino alla scomparsa di Hillman, del cui ultimo libro Silvia Ronchey ha curato nel 2021 la pubblicazione postuma, dal titolo L'ultima immagine
