Née d'un père malien et d'une mère sénégalaise, Aïssa Maïga s'installe avec sa famille en France alors qu'elle a quatre ans. Elle trouve sa vocation d'actrice au lycée à 17 ans, alors qu'elle entre de plain-pied dans le monde du théâtre. En 1997, elle obtient son premier rôle sur grand écran sous la direction de Denis Amar dans Saraka Bo.

Après quelques rôles pour le petit écran (les Cordier, juge et flic, Commissaire Moulin) et au cinéma, Aïssa Maïga perce sous le regard de Claude Berri dans L'Un reste, l'autre part (2005). La même année, elle prête ses traits à la petite amie d'un Romain Duris mal dans sa peau dans la comédie Les Poupées russes, suite de L'Auberge Espagnole et gros succès en salle, toujours signé Cédric Klapisch.

Après un détour chez Michael Haneke dans le thriller Caché, elle tourne sous la houlette de son compatriote Abderrahmane Sissako dans Bamako (2006). Sa prestation de chanteuse de bar ayant des problèmes conjugaux est saluée par la critique : elle est nommée au César du Meilleur espoir féminin. En 2007, elle retrouve Romain Duris dans le second film de Raphael Fejtö : L'Age d'homme... maintenant ou jamais.

Alors qu'elle fait son premier passage derrière la caméra avec la réalisation d'un long métrage intitulé Il faut quitter Bamako, Aïssa apparaît dans Les Insoumis de Claude-Michel Rome (2008). Plus tard, on la retrouve à l'affiche de Ensemble c'est trop, une comédie de Léa Fazer. L'actrice enchaîne ensuite les fictions policières qui peinent à trouver leur public (Diamant 13, L'Avocat et Mineurs 27).

Très active, Aïssa Maïga revient à la comédie populaire en se mettant Sur la piste du Marsupilami (2012) sous la direction d'Alain Chabat, fait ses adieux à Saul Williams dans Aujourd'hui (2013), puis retrouve Romain Duris à l'affiche du très attendu nouveau film de Michel Gondry, L'écume des jours (id.). Cette même année, elle est courtisée par son ancien ami de fac Max Boublil dans Prêt à tout.

Multipliant de grandes collaborations, films d’auteurs, comédies, téléfilms, pièces de theâtre et films internationaux, Aïssa Maïga entend cultiver une versatilité de jeu par la diversité de ses rôles. En 2016, elle est à l’affiche dans Bienvenue à Marly-Gomont de Julien Rambaldi, où elle incarne Anne, une mère de famille africaine. Le film relate l’immigration d’intellectuels africains à travers l’histoire de famille du rappeur Kamini. Elle a également tourné en Afrique du Sud Comatose de Mickey Dubé. Son premier long-métrage en langue anglaise.