Els seus primers èxits, Rendez-vous (1985), d’A. Techiné, i The Unbearable Lightness of Being (1987), de Ph. Kaufmann, li donaren una gran projecció internacional. Actriu d’una gran sensibilitat, també ha interpretat, entre d’altres, els films Wuthering Heights (P. Kosminsky, 1992), Trois couleurs: bleu (K. Kieślowski, 1993, guardonat amb un César i amb el premi Sant Jordi), Le hussard sur le toit (J.P. Rappeneau, 1995), The English Patient (A. Minghella, 1996, Oscar a la millor actriu secundària i Os de Plata al Festival de Berlín), Alice et Martin (A. Téchiné, 1998), Les enfants du siècle (D. Kurys, 1999), La veuve de Saint-Pierre (P. Leconte, 2000), Code inconnu (M. Haneke, 2000), Chocolat (L. Hallström, 2000), Décalage horaire (D. Thompson, 2002), Country of my Skull (J. Boorman, 2004), Caché (M. Haneke, 2005), Bee Season (S. McGehee i S. Seagal, 2005), Mary (A. Ferrara, 2005), Quelques jours en septembre (S. Amigoreana, 2006), Breaking and Entering (A. Minghella, 2006), Le voyage du ballon rouge (Hsiao-hsien Hou, 2007), Disengagement (A. Gitai, 2007), Dan in Real Life (P. Hedges, 2007), Paris (C. Klapisch, 2008), L’heure d’été (O. Assayas 2008), Shirin (A. Kiarostami, 2008), Copie conforme (A. Kiarostami, 2010, premi a la millor actriu del Festival de Canes), Elles (M. Szumowska, 2011), La vie d’une autre (S. Testud, 2012), Camille Claudel 1915 (B. Dumont, 2013), Tusen ganger god natt (‘Mil vegades bona nit’, E. Poppe, 2013), Words and Pictures (F. Schepsi, 2013), Clouds of Sils Maria (O. Assayas, 2014), Nadie quiere la noche (I. Coixet, 2015), L’attesa (P. Messina, 2015), Un beau soleil intérieur (Cl. Denis, 2017), High Life (Cl. Denis, 2018), Ghost in the Shell (R. Sanders, 2017), Voyage à Yoshino (Vision) (N. Kawase, 2018), Celle que vous croyez (S. Nebbou, 2019), La vérité (H. Kore-eda, 2019), La bonne épouse (M. Provost, 2020), Ouistreham (E. Carrère, 2021), Avec amour et acharnement (Cl. Denis (2021), Paradise Highway (A. Gutto (2022) i Le lycéen (Ch. Honoré (2022).
L’any 2022 li fou atorgat el premi Donostia a la trajectòria del Festival Internacional de Cinema de Sant Sebastià.