Vyrůstala ve smíšené arabsko-německé rodině na pařížském předměstí. Studovala biologii na Lycée de Courbevoie a ochotnicky se věnovala divadlu. Jako čtrnáctiletá si zahrála předměstskou copatou dívku Rose, o jejímž přátelství s černošským chlapcem vypráví komedie Umouněnec (r. B. T. Michel).

O dva roky později se objevila jako mladá florentská šlechtična v historickém TV dramatu z doby renesance Tajemství měděného poháru. Ačkoliv neměla žádné herecké vzdělání, zaujala svým talentem Roberta Hosseina, který ji angažoval do role Adeny v dramatu Federica Garcíi Lorcy Dům doni Bernardy, inscenované na jevišti Kulturního domu v Remeši.

V roce 1973 se stala členkou pařížského divadla Comédie Française, kde v režii Raymonda Rouleaua slavila úspěch jako Anežka v Molièrově Škole žen a jako hrdinka pohádkové hry Jeana Giraudouxe Ondina.

Slibně zahájila také svoji film. kariéru, neboť její role svéhlavé studentky Isabelly, která se v komedii Facka (r. C. Pinoteau) vzepře autoritě svého rozvedeného otce-profesora (Lino Ventura), pro ni znamenala Cenu Suzanne Bianchettiové 1974.

Do mezinárodního povědomí se však zapsala teprve úlohou nešťastně zamilované dcery Victora Huga, za jejíž ztvárnění v melodramatu Příběh Adély H. (F. Truffaut) byla nominována na Oscara 1975 a získala Donatellova Davida 1976. Extrémně vypjatou hereckou polohu si vyzkoušela v psychohororu Posedlost (Andrzej Zulawski), v němž ztělesnila psychicky rozpolcenou Annu, která opustí svého manžela (Sam Neill), k němuž se po překonání tělesných a duševních útrap opět vrátí. Touto působivou kreací si vysloužila Césara 1981 a cenu na MFF v Cannes 1981. Ta jí byla udělena zároveň za roli varietní tanečnice z Antil jménem Marya, jejíž polský milenec (Anthony Higgins) je odsouzen pro přechovávání kradených uměleckých děl do vězení, v nostalgickém retrodramatu Quartet (James Ivory).

Držitelkou Césara 1983 se stala díky výkonu, jaký podala v úloze provokativně krásné dívky Élaine alias Elle, která svého milence (Alain Souchon) využije jako nástroje pomsty, v psychothrilleru Vražedné léto (r. J. Becker). Patrně jejím nejnáročnějším hereckým úkolem byl titulní part v životopisném melodramatu Camille Claudelová (r. B. Nuytten). Úloha nadané sochařky, kterou slepá láska k slavnému sochaři Augustu Rodinovi (Gérard Depardieu) dovede až do ústavu pro choromyslné, jí vynesla Stříbrného medvěda na MFF v Západním Berlíně 1989, Césara 1988 a nominaci na Oscara 1989.

Po delší tvůrčí odmlce se vrátila před film. kameru, aby opět vytvořila historickou postavu, ochránkyni umění, dceru, sestru a manželku francouzských králů Markétu z Valois, o jejímž pohnutém osudu vypráví životopisná historická freska podle románu Alexandra Dumase Královna Margot (Patrice Chéreau). Ani tentokrát ji neminulo nejprestižnější domácí ocenění, César 1994. Jako nejlepší herečka 80. let byla v roce 1990 poctěna čestným Césarem. Na výročním 50. MFF v Cannes 1997 byl předsedkyní hlavní poroty.

V říjnu 2000 se představila na jevišti pařížského divadla Marigny jako Marguerite Gautierová v dramatizaci Dumasova románu Dáma s kaméliemi. Roku 1983 nahrála písňové album se singlovou písní Pull Marine.

Z pětiletého vztahu s hercem Danielem Day-Lewisem má syna Gabriela-Kanea (nar. 1995).