Actriz francesa que ganó un Premio de la Academia por su papel de la cantante Edith Piaf en la película La Vie en Rose del 2007. También ha tenido papeles prominentes en las películas Big Fish, Public Enemies, Midnight in Paris, Contagion, Inception, Rust and Bone y The Dark Knight Rises.
Comenzó su carrera actuando en teatro y en TV. A mediados de los 90 hizo apariciones en películas francesas como La Belle Verte y My Sex Life... or How I Got Into an Argument.
Hizo un cameo como presentadora de noticias en la comedia Anchorman 2: The Legend Continues del 2013.
En el 2007 comenzó una relación con el actor francés Guillaume Canet. Recibieron a un hijo juntos, Marcel, en el 2011. Dio a luz a una hija el 10 de marzo del 2017.
Actuó junto a Daniel Day-Lewis en la película musical Nine del 2009.
