Jej matka, reżyserka teatralna Monique Stalens, urodziła się w Częstochowie[1]. Jej pradziadek francuskiego pochodzenia, Henryk Stalens, kierował tam do 1939 fabryką odzieżową, a dziadek Andre ożenił się z aktorką Julią Heleną z domu Młynarczyk[2]. Ojciec, Jean Marie-Binoche, był francuskim aktorem i rzeźbiarzem[3]. Studiowała krótko we francuskiej narodowej Akademii Teatralnej CNSAD i nie ukończyła szkoły[4].
Poważniejszy debiut Juliette Binoche przypadł, gdy miała 20 lat, w filmie Les Nanas (1984). Następnie pojawiła się w kilku scenach w ówcześnie skandalizującym filmie Jean-Luca GodardaZdrowaś Mario (1985). Jak powiedziała, spędziła na planie filmowym 6 miesięcy, a w montażu inne sceny z jej udziałem zostały wycięte[5]. Większą rozpoznawalność przyniosła jej rola 17-latki w, debiutującym w tym samym roku, uznanym filmie Relacje rodzinne (La Vie de famille), rola ta pierwotnie napisana dla czternastolatki została przepisana, gdy reżyser był po przesłuchaniu oczarowany Binoche[6]. W tym samym roku przypadła jej pierwsza poważniejsza główna rola w filmie Rendez-vous w reżyserii André Téchiné. Występ aktorki spotkał się z uznaniem na festiwalu w Cannes i nagrodą im. Romy Schneider[7][8].
Międzynarodową rozpoznawalność przyniósł jej występ w Nieznośnej lekkości bytu (1988) w reżyserii Philipa Kaufmana – amerykańskiej adaptacji powieści Milana Kundery. Zdobyła następnie m.in. Europejską Nagrodę Filmową za główną rolę w filmie Kochankowie na moście (1991, Les Amants du Pont-Neuf) Leosa Caraxa. Wydłużony do trzech lat okres zdjęć i produkcji tego, trapionego także problemami finansowymi, filmu spowodował, że zmuszona była odrzucić znaczące role w głośnych produkcjach takich jak Cyrano de Bergerac (1990) czy Podwójne życie Weroniki (1991)[9].
W 1995 aktorka wystąpiła w wysokobudżetowym HuzarzeJeana-Paula Rappeneau, adaptacji powieści pod tym samym tytułem. Był to wtedy najdroższy film w historii francuskiej kinematografii[14]. Film odniósł na świecie sukces kasowy. Jej rola romantycznej heroiny ukierunkowała częściowo jej występy do końca tamtej dekady[15]. W 1996 wystąpiła w, po raz pierwszy od dekady, komediowej roli w filmie Kanapa w Nowym Jorku (1996), odniósł on zarówno artystyczną, jak i komercyjną porażkę[16]. Jednak rola Hany w, uznanym 9 Oscarami z 12 nominacji, melodramaciewojennymAngielski pacjent (1996) Anthony’ego Minghelli przyniosła jej wiele nagród i nominacji. Zdobyła m.in. Oscara i nagrodę BAFTA dla najlepszej aktorki drugoplanowej oraz Europejską Nagrodę Filmową i Srebrnego Niedźwiedzia dla najlepszej aktorki. Nominacje do najważniejszych nagród filmowych, w tym Oscara, Złotego Globu i nagrody BAFTA, przyniosła jej też główna rola Vianne Rocher w romantycznym komediodramacieCzekolada (2000) szwedzkiego reżysera Lassa Hallströma. Film odniósł sukces kasowy.
W następnych latach Binoche współpracowała z takimi reżyserami jak: Michael Haneke (Kod nieznany, 2000; Ukryte, 2005), Abel Ferrara (Maria, 2005), kolejny raz Anthony Minghella (Rozstania i powroty, 2006), czy Hou Hsiao-hsien (Podróż czerwonego balonika, 2007). W wysoko ocenianym krytycznie filmie arthouse’owym Zapiski z Toskanii (2010) autorstwa i reżyserii Irańczyka Abbasa Kiarostamiego zagrała francuską właścicielkę galerii z antykami, która spotyka w Toskanii brytyjskiego pisarza[17]. Za swój występ otrzymała nagrodę dla najlepszej aktorki na 63. MFF w Cannes. Tym samym stała się jedną z dwóch aktorek – laureatek nagród na wszystkich trzech najważniejszych europejskich festiwalach, obok Amerykanki Julianne Moore.
W czasie pandemii Covid–19 popularyzowała teorie podejrzewające Billa Gatesa o bezpośrednie finansowanie stworzenia wirusa w celu kontroli i śledzenia światowej populacji za pomocą szczepionki umieszczającej chip pod skórę. Odpowiadając na krytykę powiedziała: „żyjemy w świecie jednomyślności. Każdy, kto ośmieli się zadawać pytania, zostaje wrzucony do skrzynki „spisek”, co jest sposobem na jego uciszenie”[18].