อรสา อิศรางกูร ณ อยุธยาเป็นบุตรสาวของอดีตพระเอกและนักพากย์ชื่อดัง หม่อมหลวงรุจิรา อิศรางกูร ฉายา "มนุษย์ 6 เสียง" และมารศรี อิศรางกูร ณ อยุธยา (ศิลปินแห่งชาติ ประจำปี พ.ศ. 2542) และเป็นพี่สาวของดาราวัยรุ่นในอดีต จีรศักดิ์ อิศรางกูร ณ อยุธยา (ถึงแก่กรรม) และ ดาราเจ้าบทบาท จิระวดี อิศรางกูร ณ อยุธยา

ในสมัยเด็ก เธอเป็นนางเอกรุ่นเยาว์ในละครใหญ่ประจำปีของโรงเรียนเขมะสิริอนุสสรณ์ หลายเรื่อง เช่น อิเหนา ซึ่งต่อมาได้แสดงทางไทยทีวีช่อง 4 บางขุนพรหม เมื่อสถานีขอนำมาออกอากาศ [1] หลังจบมัธยมได้เดินทางไปฝึกนาฏศิลป์เพิ่มเติมที่มหาวิทยาลัยทาการะสุกะ ประเทศญี่ปุ่น ก่อนเข้าวงการแสดงเต็มตัว

เข้าสู่วงการบันเทิงอายุ 6 ขวบ[2] นำแสดงร่วมกับ สมพงษ์ พงษ์มิตร ใน ตุ๊กตาจ๋า (2494)[3] เป็นเรื่องแรกของ รัตน์ เปสตันยี ก็ได้รับการตอบรับเป็นอย่างดี และรับบทนางเอกครั้งแรก คู่กับ อดุลย์ ดุลยรัตน์ ใน ม่านไข่มุก (2504)

ในปีต่อมานำแสดงคู่กับ ชนะ ศรีอุบล ใน จอมใจเวียงฟ้า, มิตร ชัยบัญชา ใน โจรแพรแดง และบท "อุ่นเรือน" ใน นางทาษ (ภาพยนตร์ยอดเยี่ยมรางวัลตุ๊กตาทองประจำปี พ.ศ. 2506)

ปลายช่วงทศวรรษ 2500-2510 เป็นหนึ่งในกลุ่มนักร้องชื่อดังแห่งยุค คณะสามศักดิ์ (สักรินทร์ ปุญญฤทธิ์ ,มีศักดิ์ นาครัตน์ และ ทนงศักดิ์ ภักดีเทวา) ที่มีรายการประจำภาคค่ำออกอากาศทางทีวีช่อง 4 บางขุนพรหม ร้องเพลงประกอบภาพยนตร์ที่เคยแสดงบันทึกแผ่นเสียงหลายอัลบั้ม รับงานแสดงหลากหลายบท เป็นนางแบบปกนิตยสาร แฟชั่นโชว์และโฆษณา

ช่วงหลังเปลี่ยนแนวมาทางบทตลกในหนังไทย คู่กับ ดอกดิน กัญญามาลย์ จนมีคำคุ้นหูต่อท้ายโฆษณาว่า ร่วมด้วย อรสา (ตัวขาวๆ) และ ดอกดิน (ตัวดำๆ) [4] เคยเป็นพิธีกรร่วมกับ วิญญู จันทร์เจ้า และ โฉมฉาย ฉัตรวิไล ในรายการยอดนิยม รวมดาวสาวสยาม ทางทีวีกองทัพบกช่อง 5 ซึ่งออกอากาศนานร่วม 20 ปี