Ottima doppista, è stata la prima italiana in assoluto ad avere raggiunto la posizione numero uno del mondo nel febbraio del 2011.
Nata a Brindisi il 25 febbraio del 1982, ha iniziato a giocare a tennis a soli cinque anni in una famiglia sportiva, suo padre, sua madre e la sorella maggiore, hanno giocato a livello dilettantistico.
Dopo essersi messa in evidenza nel 1996 nelle categorie giovanili, aggiudicandosi il campionato italiano U14 di doppio, l’anno seguente ha partecipato per la prima volta ai tornei del circuito ITF.
Nel 1998, a Palermo, ha giocato per la prima volta le qualificazioni di un torneo WTA. Nel 1999 in coppia con Roberta Vinci ha conquistato il titolo di doppio junior al Roland Garros e il trofeo Bonfiglio a Milano.
La carriera da professionista è iniziata nel 2000.
Il primo titolo WTA, arrivato nel 2004 a Sopot, in Polonia, le ha permesso di entrare nella top 50.
Nota soprattutto per la sua grande resistenza fisica e il gioco di squadra, si è imposta a livello internazionale diventando la prima giocatrice italiana a entrare tra le dieci più brave del mondo e la numero uno del ranking di doppio.
Nel 2011, sempre in doppio, ha conquistato il Grande Slam. Tra i successi conseguiti si ricordano anche le quattro vittorie in Fed Cup con la nazionale (2006, 2009, 2010, 2013).
Nel 2014 a Indian Wells è la prima azzurra a vincere un Premier Mandatory (la categoria di tornei più importante dopo gli Slam) e la prima a vincere gli U.S. Open, in singolo, il 12 settembre 2015 a New York. Subito dopo la vincita, ha annunciato, a sorpresa, il suo ritiro dall’attività agonistica.
Amata da tutto il circuito, aveva ricevuto un calorosissimo tweet dalla più grande di questi tempi, Serena Williams che diceva: «Congratulazioni Flavia. Sono così felice che tu abbia vinto. Te lo meritavi. Sono felice anche per il tuo viaggio nella vita. Mi mancherà il tuo sorriso».
Nel 2016 si è sposata col tennista Fabio Fognini, con cui ha avuto due figlie e un figlio e si sono trasferiti a vivere a Barcellona.
Anche se in forme diverse non ha mai abbandonato il tennis, di tanto in tanto si cimenta in qualche torneo commemorativo, nel 2022 ha trionfato nel doppio del Roland Garros Legends in coppia con la sua amica di sempre, Francesca Schiavone.
È anche una nota commentatrice e opinionista per Sky Sport ed Eurosport.
Coraggiosa e determinata, non ha mai nascosto le sue fragilità, si è raccontata intimamente e professionalmente nell’autobiografia Dritto al cuore.
Noto anche per il suo impegno sociale, si è spesa per sostenere diverse cause, come la ricerca sulle malattie rare.
Una campionessa di sport e umanità.