Filla d’actors, obtingué un ampli reconeixement en la producció de Luc Besson Taxi (1998, en les seqüeles de la qual, Taxi 2 i Taxi 3, també actuà), dirigida per Gérard Pirès, que es consolidà en Les Jolies Choses (2001), de Gilles Paquet-Brenner, Lisa (2001), de Pierre Grimblat, Big Fish (2003), de Tim Burton, Jeux d’Enfants (2003) de Yann Samuell, Un long dimanche de fiançailles (2004, César a la millor actriu secundària 2005) de Jean-Pierre Jeunet i A Good Year (2006), de Ridley Scott. El 2008 obtingué el César, el BAFTA, el Globus d’Or i l’Oscar a la millor actriu pel paper d’Edith Piaf a La Môme d’Olivier Dahan (2007). Posteriorment ha protagonitzat Public Enemies (2009) de Michael Mann, Midnight in Paris (2011), de Woody Allen, Contagion (2011), de Steven Soderbergh, De rouille et d'os (2012, pel qual rebé el premi Sant Jordi, entre altres), de Jacques Audiard, The Dark Knight Rises (2012), The Christopher Nolan, The Immigrant (2013), de James Gray Blood Ties (2013), de Guillaume Canet i Deux jours, une nuit (2014) dels germans Jean-Pierre i Luc Dardenne, que li valgué el premi a la millor actriu del 2014 de l'Acadèmia del Cinema Europeu.
Marion Cotillard guanyadora de l’Oscar a la millor actriu per La Môme
© Matt Petit / A.M.P.A.S.
Actriu francesa.