Je dcerou herců Marcella Mastroianniho a Catherine Deneuveové. Třebaže nemá herecké vzdělání, brzo se prosadila.

Skutečný herecký debut absolvovala po boku své matky úlohou Anne, dospívající dcery citově vyprahlé notářky (Catherine Deneuveová), v rodinném dramatu Mé oblíbené období (r. A. Téchiné).

Její první hlavní rolí byla postava dvacetileté studentky psychologie Claire, o jejímž vztahu k mladému intelektuálovi se závažným tajemstvím vypráví psychologické drama Svůdcův deník (r. D. Dubrouxová).

Společně se svým otcem stanula před kamerou krátce před jeho smrtí ve filmu Tři životy a jen jedna smrt (r. R. Ruiz), kde ztělesnila mladou ženu Cécile, kterou její otec (Marcello Mastroianni) zabije.

Vražedkyni jménem Lea, pro niž se stane její čin noční můrou, si naopak zahrála ona ve snímku Chameleon (r. B. Cohen).

Její nevlastní starší bratr Christian Vadim je také hercem.