L' actrice française, née le 5 avril 1973, commence sa carrière dans Stan the Flasher (1989) de Serge Gainsbourg et Le Cahier volé de Christine Lipinska (1992).
André Téchiné la remarque dans Le Péril jeune de Cédric Klapisch et lui offre un des principaux rôles dans Les Roseaux sauvages qui lui vaut le César du meilleur Jeune espoir féminin en 1995. Enchaînant les films, en 1998, elle accepte le rôle d'Isa dans le film d'Eric Zonka La Vie Rêvée Des Anges. Le succès du film lui permet de décrocher de nombreuses récompenses (meilleure actrice au Festival de Cannes…).
Élodie Bouchez accepte souvent de jouer dans des premiers films et fuit le star system préfèrant être reconnue pour ce qu'elle fait.