Née le 10 mai 1964 à Paris, elle grandit dans le sérail, puisque ses parents sont tous deux comédiens, et elle est donc, dès l'enfance, immergée dans le milieu, habituée à assister à des répétitions, qui décideront de sa vocation. Après quelques apparitions fugaces et des participations à des courts-métrages, elle obtient son premier grand rôle en 1991 dans "La Vie des morts" d'Arnaud Desplechin : cette oeuvre déroutante de moins d'une heure, unanimement saluée par la critique, impose le talent du metteur en scène débutant, mais aussi celui d'une troupe d'acteurs tels Marianne Denicourt ou Emmanuel Salinger, qui deviendront des piliers d'une sorte de nouvelle vague.
Ainsi, Emmanuelle Devos devient une égérie du jeune cinéma d'auteur. Elle accompagne l'ensemble de l'uvre de Desplechin : "La Sentinelle" en 1992, "Comment je me suis disputé (ma vie sexuelle)" en 1996, "Esther Kahn" en 2000, "Rois et reine" en 2005, "Un conte de Noël" en 2008. Elle inspire également Noémie Lvovsky ("Dis-moi oui, dis-moi non" en 1990, "Oublie-moi" en 1995, "La Vie ne me fait pas peur" en 1999), Eric Rochant ("Les Patriotes" en 1994, "Anna Oz" en 1996) ou Sophie Fillières ("Aïe" en 2000, "Gentille" en 2005). Après une tentative de diversification en 1997, avec la comédie "Le Déménagement" d'Olivier Doran, où elle donne la réplique à Danny Boon et Dieudonné, on l'aperçoit également dans le "Peut-être" de Cédric Klapisch en 1999, aux côtés de Jean-Paul Belmondo et Romain Duris.
En 2001, la notoriété de l'actrice résonne au-delà des limites du cinéma art et essai grâce au succès de "Sur mes lèvres" de Jacques Audiard. Ce film noir, dans lequel elle joue une jeune secrétaire sourde, un peu mocharde, et fascinée par un mauvais garçon joué par Vincent Cassel, lui vaut le César de la meilleure actrice. Elle continue ensuite à jouer dans le meilleur du cinéma français : "L'Adversaire" de Nicole Garcia et "Au plus près du paradis" de Tonie Marshall en 2002, "Petites coupures" de Pascal Bonitzer et "Il est plus facile pour un chameau" de Valéria Bruni-Tedeschi en 2003, "De battre mon coeur s'est arrêté" de Jacques Audiard et "La Moustache" d'Emmanuel Carrère en 2005. Ce qui ne l'empêche pas de donner également leur chance à des projets plus marginaux et à des auteurs moins prestigieux, tels Léa Fazer pour la comédie "Bienvenue en Suisse" avec Denis Podalydès et Vincent Perez, ou Frédéric Fonteyne pour le drame "La Femme de Gilles" avec Clovis Cornillac et Laura Smet. En 2007, elle décroche également un joli succès en disant oui à la première mise en scène de l'actrice Anne Le Ny, "Ceux qui restent", un film tragi-comique sur la douleur de voir disparaître ses proches.
Tournant énormément, elle est en 2009 à l'affiche de plusieurs films, dont "Plus tard tu comprendras" d'Amos Gitaï, sur les traumatismes de l'Holocauste, "Coco avant Chanel" d'Anne Fontaine, un biofilm sur la mythique couturière avec Audrey Tautou, "Bancs publics (Versailles rive droite)" de Bruno Podalydès, une comédie chorale toute en sketches, et "Les Herbes folles", la nouvelle fantaisie signée Alain Resnais. C'est dire si l'actrice est indispensable au cinéma français !