Narodila se v pařížském 14. obvodu do rodiny učitele hry na kytaru řeckého původu Didiera Exarchopoulose a francouzské zdravotní sestry Mariny Niquet. Vyrůstala v 19. obvodu ve čtvrti Place des Fêtes a zde se v letech 2001 až 2005 účastnila kurzů herectví, aby se zbavila své stydlivosti. Následně se přesunula do 8. obvodu na Lycée Condorcet, poté však přešla na Lycée Racine, kde se jí nepodařilo složit maturitu. V roce 2005 jí bylo nabídnuto, aby se zúčastnila castingu na celovečerní film, Adèle ale roli nezískala. Nicméně video z castingu bylo posláno více filmovým agenturám a Adèle nakonec získala svou první roli v kratším snímku Martha režiséra Jeana-Charlese Hue.

V roce 2006 se jí ujal agent a herec Denis Planat, se kterým se objevila ve filmu Martha, a ten jí umožnil televizní debut v seriálu Kriminálka Paříž. Adèle poté začala dostávat menší role ve filmech Boxes od Jane Birkin (2006), Děti z Timpelbachu od Nicolase Baryho (2007), Tête de turc od Pascala Elbého (2009), Odsun od Roselyne Bosch (2010), Chez Gino od Samuela Benchetrita (2011), Carré blanc od Jeana-Baptista Leonettiho (2011) a Střípky mého života od Nolwenna Lemesle (2013).

Celosvětově se proslavila v květnu 2013 filmem francouzsko-tuniského režiséra Abdellatifa Kechicheho, Život Adèle, ve kterém ztvárnila hlavní roli, pojmenovanou podle jejího křestního jména, tedy Adèle. Porota filmového festivalu v Cannes, jíž předsedal režisér Steven Spielberg, udělila zvláštní výjimku, podle níž Adèle dostala hlavní cenu Zlatou palmu. Ta byla udělena také samotnému filmu a jeho režisérovi i představitelce role Emmy Lée Seydoux. O několik měsíců získala Adèle Exarchopoulos také cenu César pro nejslibnější herečku.

Má dva mladší bratry. Tři roky žila s hercem Jérémie Laheurtem, se kterým hrála ve snímku Život Adèle. V únoru 2016 začala vztah s rapperem Doumsem. V květnu 2017 se páru narodil syn.