Jako dcera divadelního režiséra a herečky se rozhodla následovat své rodiče už během studií na lyceu, kde zinscenovala Molièrovu komedii Zdravý nemocný a Ionescovo drama Král umírá, v nichž hrála mužské party. Odbornou hereckou průpravu absolvovala u Véry Greighové a na Státní konzervatoři dramatického umění v Paříži.

Po několika menších rolích v TV a ve filmech na sebe upozornila úlohou vyzývavé divadelní elévky Anne Larrieuové, přezdívané Nina, za jejíž ztvárnění v melodramatu Schůzka (r. A. Téchiné) byla nominována na Césara 1985 a jako herecká naděje obdržela Cenu Romy Schneiderové 1986. Do mezinárodního povědomí vstoupila díky postavě introvertní fotografky Terezy, která zachovává věrnost svému záletnému manželovi (Daniel Day-Lewis), ve stejnojmenné film. adaptaci slavného románu Milana Kundery Nesnesitelná lehkost bytí (r. Ph. Kaufman).

Úloha slepnoucí malířky z lepší rodiny Michèle Stalensové, o jejímž vztahu k mladému bezdomovci a polykači ohně (Denis Lavant) vypráví existenciální melodrama Milenci z Pont-Neuf (r. L. Carax), jí vynesla Felixe 1992 a druhou nominaci na Césara 1991. Hrdinky, které před kamerou nejčastěji ztělesňuje, se vyznačují oduševnělou krásou, v níž se skrývá nevinnost, pokora a tajemná osudovost, jež se někdy stává příčinou milostných vášní a tragédií.

V erotickém thrilleru Posedlost (r. L. Malle) půvabům prodavačky ze starožitnictví Anny Bartonové podlehne ctihodný politik (Jeremy Irons) a jeho syn (Rupert Graves). Působivou kreaci, za niž získala Césara 1993 a Volpiho pohár na MFF v Benátkách 1993, předvedla v postavě mladé vdovy Julie, která jako jediná přežila autohavárii a musí se vyrovnat se ztrátou svého muže a dcerky, v psychologické studii Tři barvy: Modrá (r. K. Kieślowski).

Laureátkou Oscara 1996 (nominace na Zlatý glóbus 1996), ceny BAFTA 1996 a Stříbrného medvěda na MFF v Berlíně 1997 se stala díky vedlejší roli kanadské ošetřovatelky Hany, pečující v opuštěném toskánském klášteře o umírajícího zohaveného pacienta (Ralph Fiennes), v milostném dramatu podle stejnojmenného románu Michaela Ondaatjeho Anglický pacient (r. A. Minghella). Mezi kandidátky na Oscara 2000 a Zlatý glóbus 2000 se dostala díky úloze cukrářky indiánského původu Vivianne Rocherové v poetické komedii podle románu Joanne Harrisové Čokoláda (r. L. Hallström).

Svou tvář propůjčila slavné francouzské spisovatelce George Sandové, o jejímž milostném vztahu s Alfredem de Musset pojednává snímek Děti svého věku (r. D. Kurysová). Spolu s hercem Olivierem Martinezem (její tehdejší životní druh) a režisérem Jean-Paulem Rappeneuaem navštívila na jaře 1996 Prahu v rámci přehlídky Festival francouzského filmu, kde byl promítnut historický film Husar na střeše. V listopadu 2000 se představila po boku Lieva Schreibera jako galeristka Emma v broadwayské inscenaci milostného dramatu Harolda Pintera Zrada.

Je svobodná a má dvě děti, s Andreem Halleem má syna Raphaela (nar. 1993) a s francouzským hercem Benoitem Magimelem dceru Hannu (nar. 1999).