Tiyatro yönetmeni ve heykeltıraş bir baba ile oyuncu bir annenin kızıdır. Conservatoire National Supérieur d'Art Dramatique de Paris`de oyunculuk eğitimi aldı.

18 yaşına bastığında bağımsız bir yapım olan Pascal Kane imzalı Liberty Belle'de küçük bir rol aldı. Yaklaşık beş yıl boyunca kasiyerlik ve mankenlik yaptı.

1985 yılında "Je vous salue, Marie" adlı filmde yönetmen Jean-Luc Godard ile birlikte çalıştı.

Juliette Binoche, 24 yaşında oynadığı, Milan Kundera'nın romanından uyarlanan Philip Kaufman'ın yönettiği "Varolmanın Dayanılmaz Hafifliği" (The Unbearable Lightness of Being) adlı film ile tanındı.

1993 yılında yönetmen Krzysztof Kieślowski'nin Üç Renk üçlemesinin ilk filmi olan "Üç Renk: Mavi" (Trois couleurs - Bleu, 1993) adlı yapımda başrol oynadı. 1994 yılında, bir önceki sene Catherine Deneuve'e verilen César Ödülü'nü aldı.

1996'da "İngiliz Hasta" (The English Patient) filminde canlandırdığı hemşire rolüyle En İyi Yardımcı Kadın Oyuncu dalında Oscar ödülünün sahibi oldu.

2000 yılında 36 yaşındayken oynadığı "Çikolata" adlı filmle ününü pekiştirdi. Bu filmdeki rolüyle de En İyi Kadın Oyuncu dalında Oscar ödülüne aday oldu, fakat ödül "Tatlı Bela" (Erin Brockovich, 2000) filmindeki rolüyle Julia Roberts'a gitti.