Людівін Саньє народилася 3 липня1979 року в місті Сен-Клу, що у французькому департаменті О-де-Сен. Почала займатися на театральних курсах у 6 років за компанію зі старшою сестрою.
У восьмирічному віці Людівін отримала першу кінороль у фільмі «Чоловіки, дружини, коханці» (Les maris, les femmes, les amants) (1989). Рік потому Саньє знялася під час літніх канікул у фільмі «Сірано де Бержерак» (1990), де її партнером став знаменитий Жерар Депардьє.
Після «Сірано» Людівін Саньє отримала роль в телесеріалі «Сім'я Фонтен» (1992). Дублювала ролі у фільмах «Моя дівчинка» і «Леон». Не плануючи стати професійною акторкою, вона пройшла клас акторської майстерності в Паризькій консерваторії[4]. Але закінчивши школу і втупивши до Сорбонни на філологічне відділення, вже в університеті взяла участь у студентській постановці.
2003 рік став вдалим для Людівін Санье — вона виконала провідні ролі відразу в трьох кінострічках: «Знаки пристрасті», «Крихітка Лілі» та «Пітер Пен». У цьому ж році акторка була удостоєна Призу імені Ромі Шнайдер.
У 2004 році на зйомках фільму «Авантюра» у Людівін Саньє почався роман з актором Ніколя Дювошелем. У 2005 році у пари народилася дочка Бонні, проте незабаром актори розлучилися. 12 січня2009 року акторка народила другу дочку, Лі-лан, від нинішнього супутника життя — режисера Кіма Шапірона, а в 2014 — дочку Там.