Née en Algérie en 1954, Monique Canto-Sperber a vécu en France métropolitaine à partir de 1964. Elle a fait ses études au lycée Racine, au lycée Condorcet, puis à l'École normale supérieure de jeunes filles dite de Sèvres en 1974. Elle est agrégée de philosophie et docteur en philosophie. Elle a enseigné à l’université de Rouen, puis à l’université d’Amiens, avant d’entrer au CNRS comme directrice de recherche en 1993. Elle a été membre du Comité consultatif national d’éthique de 2001 à 2004, puis en est devenue vice-présidente jusqu’en 2007. De 2006 à 2010 elle est professeur au Département des humanités et sciences sociales de l'École Polytechnique.
Elle a participé à l’émission de télévision Bibliothèque Médicis sur la chaîne Public Sénat entre 2000 et 2008 et est productrice de radio de Questions d’éthique sur la chaîne France Culture depuis 2006, chaque lundi de 21 h à 22 h puis chaque jeudi de 15 h 30 à 16 h.
Elle est officier de la Légion d’honneur et officier de l’ordre du Mérite et chevalier des Arts et Lettres.
Ses travaux sur la philosophie grecque (consacrés à la théorie éthique et à la théorie de la connaissance) ont été accompagnés par plusieurs traductions commentées de Platon (Gorgias, Ion, Euthydème, Ménon, La République, livre VII) et ont fait l’objet de plusieurs ouvrages. En tant que haut fonctionnaire elle a servi l'État en conseillant le gouvernement sur des questions de la philosophie morale, un domaine pour lequel elle a créé en 1993 la collection Philosophie morale (suivie de Questions d’éthique, en 2000) aux Presses Universitaires de France. Elle a publié plusieurs ouvrages dans ce domaine. Elle a aussi travaillé sur l’éthique des relations internationales et consacré deux livres à cette question. Elle a contribué avec plusieurs ouvrages à l’étude historique et conceptuelle du libéralisme à gauche. La plupart de ses livres sont traduits dans plusieurs langues.
Elle est la première femme à être nommée à la direction de l’ENS. Elle restera à la tête de l’établissement de 2005 à 2012. Elle quittera l’institution pour prendre la présidence de la fondation Paris Sciences et Lettres.