Considerata tra le migliori tenniste italiane di sempre, è stata vincitrice degli US Open 2015, diventando a 33 anni la tennista più anziana ad aggiudicarsi il primo Slam della carriera.
Nel corso della carriera ha vinto undici tornei del circuito maggiore in singolare (compreso il prestigioso torneo di Indian Wells), ha concluso quattro stagioni da numero uno d'Italia, 14 consecutive nella top 100 ed è stata numero 6 del mondo nel settembre del 2015, poco dopo il trionfo Slam; precedentemente era stata anche la prima tennista italiana a entrare nella top ten della classifica mondiale WTA, il 17 agosto del 2009. Nella stagione 2015 ha raggiunto la qualificazione alle WTA Finals e ha terminato l'anno come ottava migliore tennista al mondo.
Ottima doppista, nel febbraio 2011 è diventata la prima italiana in assoluto ad avere raggiunto la posizione nº1 del mondo, vincendo in tutto diciassette tornei del circuito maggiore tra cui anche un torneo del Grande Slam (Australian Open 2011) e il WTA Tour Championships 2010 a Doha, entrambi in coppia con l'argentina Gisela Dulko.
È l'unica tennista italiana a essersi aggiudicata un torneo dello Slam sia in singolare che in doppio.
Si è inoltre aggiudicata quattro volte la Fed Cup con l'Italia (nel 2006, 2009, 2010 e 2013).
Carriera Giovanili
Nel 1996 si mette in evidenza nelle categorie giovanili, aggiudicandosi il campionato italiano U14 di doppio. Nel 1997 vince il Campionato italiano U16 in singolare e in doppio. Affronta per la prima volta i tornei del circuito ITF (tre tornei), dove non va oltre il secondo turno. Assieme alla corregionale Roberta Vinci si aggiudica in doppio il Torneo Avvenire di Milano del 1997.
Nel 1998 perde al primo turno alle qualificazioni per gli Internazionali di Palermo. Disputa cinque tornei ITF raccogliendo tre quarti di finale e vincendo due titoli in doppio. . Assieme a Roberta Vinci si aggiudica l'incontro decisivo di doppio nella finale contro la Slovacchia di Fed Cup Junior, che permette all'Italia di conquistare il trofeo per la prima volta.
Nel 1999 fallisce le qualificazioni per gli Internazionali di Roma e Palermo. Si aggiudica i primi due tornei in carriera in singolare del circuito ITF (Grado e Cagliari) e altri due in doppio. Ancora in coppia con la Vinci si aggiudica il doppio del Roland Garros U18 e il trofeo Bonfiglio.
2000-2008 Nel 2000, il giorno del diciottesimo compleanno, entra fra le professioniste. Prova le qualificazioni in cinque tornei WTA, tra cui Wimbledon, Roma e Palermo, ma fallisce. Disputa dodici tornei ITF e raggiunge i quarti di finale solamente in tre. Raggiunge la finale ai campionati italiani di Roseto. Complice un'intossicazione alimentare, nel 2001 raggiunge la finale in singolare solo al torneo di Alghero e un'altra semifinale ITF.
Nel 2002 si aggiudica tre tornei ITF da $ (Ortisei, Fano, Biella) e uno da (Roma Lanciani). In doppio vince cinque titoli: Brindisi, Fano e Bordeaux in coppia con la romena Andreea Vanc, nel Bronx con la estone Ani e al Roma Lanciani con Claudia Ivone. Come nº 215 esordisce nel WTA Tour a Memphis e cede al primo turno contro la nº 131 Asagoe. Perde al secondo turno delle qualificazioni per Wimbledon. Perde contro la nº 122 e nº 8 del seed Beigbeder a Palermo. A Sopot, come nº 138 del mondo, elimina la Poutchek al primo turno, per poi perdere contro la nº 55 Zvonarëva. Fallisce le qualificazioni per gli US Open. Questi risultati la portano al 95º posto in singolare (11 novembre) e al 129º in doppio (14 ottobre).
Nonostante un buon inizio stagione, nel 2003 non consegue gli obbiettivi che si era posta, raggiunge comunque la prima semifinale in carriera a febbraio ed esordisce a marzo in Federation Cup ottenendo tre vittorie in tre incontri disputati. Nel 2004 arriva il primo titolo in un torneo WTA, disputa tre finali ad Acapulco, a Palermo e a Sopot, vincendo quest'ultima. Si infortuna a inizio stagione e nei primi mesi non consegue risultati di rilievo. Quando ritrova la condizione arrivano anche i buoni risultati fino al torneo di Vienna, dove ancora una volta si infortuna. Dopo un mese difficile ritorna in condizione e conquista due finali in tre settimane. Chiude la tribolata stagione al 38º posto mondiale.
Nel 2005 vince i tornei di singolare ad Acapulco e Bogotà. In coppia con Elena Dement'eva si aggiudica il doppio a Los Angeles e arriva in finale all'US Open. L'8 agosto raggiunge il 23º posto del ranking in singolare, mentre in quella di doppio il 22º il 14 novembre. Nel 2006 vince con l'Italia la Federation Cup battendo il Belgio di Justine Henin per 3-2 insieme a Francesca Schiavone, Mara Santangelo e Roberta Vinci, capitanate da Corrado Barazzutti. Porta i suoi migliori ranking WTA in singolare al 16º posto in gennaio e al 14º in doppio a luglio.
Dopo un'operazione al polso subita alla fine dell'anno precedente, nel 2007 fatica a ritrovare la forma e scende al 92º posto, con tredici sconfitte consecutive al primo turno. Si riscatta alla fine dell'anno vincendo il torneo di Bangkok (cemento) superando Shahar Peer e Venus Williams. All'inizio del 2008 continua il buon periodo di forma e vince i tornei di Viña del Mar e Acapulco (per la seconda volta), superando nelle rispettive finali Klára Koukalová (6-4 5-4 rit.) e la francese Alizé Cornet (6-0 4-6 6-1). Fa il suo esordio olimpico ai Giochi di Pechino 2008 ed esce al primo turno in singolare, mentre in doppio, in coppia con Francesca Schiavone, perde nei quarti di finale contro le sorelle Bondarenko. In ottobre a Zurigo sconfigge la nº 1 del mondo Jelena Janković al terzo set e viene poi battuta in finale da Venus Williams. Perde in finale anche al torneo di Los Angeles contro Dinara Safina (6-4 6-2). Raggiunge per la prima volta in carriera i quarti di finale in una prova dello Slam agli Us Open. A novembre porta il miglior ranking al 13º posto mondiale.
2009: l'ingresso nelle Top 10
Il 9 febbraio 2009 sale all'11ª posizione del ranking. Eliminata al terzo turno di Wimbledon da Amélie Mauresmo, a luglio vince il suo settimo torneo WTA a Palermo battendo in finale Sara Errani con il punteggio di 6-1 6-2.
Il 9 agosto si aggiudica il torneo di Los Angeles dopo avere battuto Nadia Petrova, Vera Zvonarëva nei quarti di finale, e Marija Šarapova in semifinale. In appena un'ora e 21 minuti sconfigge in finale Samantha Stosur per 6-4 6-3 e si porta al 12º posto mondiale.
Sconfigge Venus Williams negli ottavi di finale al successivo Cincinnati Open, nei quarti di finale ha la meglio su Daniela Hantuchová e a fine torneo fa il suo ingresso nella top 10. Tra le prime dieci tenniste del mondo era entrata nel 1949 Annalisa Bossi, quando le graduatorie mondiali erano però stilate da un gruppo di giornalisti, quindi con un sistema poi abbandonato. Questa serie di quindici vittorie consecutive nel circuito WTA è la più lunga della storia per una tennista italiana.
La settimana successiva viene sconfitta al secondo turno a Toronto. Il 6 settembre accede ai quarti di finale dello US Open battendo Vera Zvonarëva in tre set dopo aver annullato nel secondo sei match-point. Viene eliminata in due set da Serena Williams, nº 2 mondiale e grande favorita del torneo. L'8 novembre vince con l'Italia la seconda Fed Cup; sono decisive le vittorie sulla Glatch e sulla Oudin rispettivamente per 6-3 6-1 e 7-5 6-2.
2010: nono titolo in carriera e successi nel doppio
Il 2010 si apre con buone prestazioni, come la finale al torneo di Auckland (sconfitta poi da Yanina Wickmayer) e la semifinale di Parigi (sconfitta al terzo set da Lucie Šafářová). Il 4 aprile vince la finale di doppio a Miami, in coppia con Gisela Dulko, battendo la coppia Petrova/Stosur con il punteggio 6-3 4-6 10-7. L'11 aprile a Marbella sconfigge in finale 6-2 4-6 6-3 la spagnola Carla Suárez Navarro e conquista il nono titolo WTA in carriera nel singolare.
A maggio conquista prima il torneo di Stoccarda battendo in finale la coppia Peschke/Srebotnik, mentre la settimana successiva vince a Roma gli Internazionali d'Italia sconfiggendo in finale le spagnole Martinez Sanchez/Llagostera Vives per 6-4 6-2. Nel successivo torneo di Madrid arriva ancora in finale nel doppio, dove viene sconfitta dalle sorelle Williams. A fine mese giunge agli ottavi di finale del torneo parigino del Roland Garros finendo sconfitta, dopo una partita durata tre ore, dalla danese di origini polacche Caroline Wozniacki, n.3 del mondo, con il punteggio di 6-7 7-6 2-6. Il lunedì successivo (7 giugno) torna a essere per la seconda volta n.10 del mondo nella classifica WTA.
Il 15 giugno viene eliminata al primo turno del torneo di Eastbourne dalla russa Ekaterina Makarova, poi vincitrice del torneo. Il 21 giugno 2010 entra per la terza volta nella Top Ten alla posizione n.10.
Al torneo di Wimbledon, dal 22 giugno, spreca una grandissima occasione procurata dal tabellone: dopo avere superato Anabel Medina Garrigues e Monica Niculescu si arrende contro la sorpresa Klára Koukalová, che aveva eliminato anche la testa di serie Aravane Rezaï. Prosegue invece la sua avventura nel tabellone del doppio con la Dulko approdando alle semifinali, dove però viene sconfitta per 6-3 6-1 dalla coppia russa Vera Zvonarëva / Elena Vesnina. In seguito raggiunge la finale a Palermo e la semifinale a Båstad. Sul cemento americano ottiene la semifinale nel torneo di San Diego e i quarti di finale a Cincinnati.
Il 22 agosto vince il torneo di Montréal contro Květa Peschke e Katarina Srebotnik in tre set 7–5, 3–6, [12–10]. È il suo undicesimo titolo WTA nel doppio. Lei e la Dulko sono ormai stabilmente la coppia n.1 del mondo nel doppio, avendo ampiamente superato nel punteggio in classifica anche la coppia formata dalle sorelle Williams.
Agli US Open viene eliminata al terzo turno in due set dall'israeliana Shahar Peer e il 23 ottobre vince l'ennesimo torneo di doppio a Mosca. Una settimana più tardi le due tenniste si aggiudicheranno, a Doha, il Masters di doppio, la prima affermazione in assoluto di un tennista italiano in questo genere di competizione, battendo in finale la coppia Peschke/Srebotnik. Grazie a questo successo chiude l'anno al secondo posto del ranking di specialità, dietro solo alla compagna di doppio argentina Gisela Dulko.
Il 7 novembre si aggiudica con la nazionale italiana la Fed Cup dopo avere battuto in finale la squadra statunitense. Decisiva per la vittoria è stata l'affermazione di Flavia contro la giovane americana Coco Vandeweghe dopo aver sconfitto il giorno prima Bethanie Mattek-Sands.
2011: prima vittoria Slam nel doppio e n. 1 del mondo in doppio
Agli Australian Open, nel torneo di singolare, raggiunge gli ottavi di finale battendo Anastasija Rodionova, Lourdes Domínguez Lino e Shahar Peer, ma viene poi eliminata in tre set dalla giovane e talentuosa tennista ceca Petra Kvitová, fresca vincitrice del torneo di Brisbane (e vincitrice, la settimana successiva agli Australian Open, al torneo indoor di Parigi).
Trionfo invece nel torneo di doppio, dove con la compagna Gisela Dulko si aggiudica il primo Slam in carriera sconfiggendo in finale per 2-6, 7-5, 6-1 la coppia formata da Viktoryja Azaranka e Marija Kirilenko. È la prestigiosa conferma del loro primato, a pari punti, in vetta alla classifica WTA di doppio.
Il 28 febbraio 2011 diventa n.1 nel doppio, classifica delle singole tenniste, con 10 070 punti, ex aequo con Gisela Dulko, prima italiana della storia (primato sia femminile sia maschile).
Nel mese di marzo gioca in America. Dapprima viene eliminata al terzo turno a Indian Wells dalla russa Alisa Klejbanova; in seguito a Miami viene sconfitta al secondo turno dalla ceca Iveta Benešová.