Alexandra Lamy naît le 14 octobre 1971 à Alès, dans le Gard. Sa sœur Audrey est comédienne et humoriste. Après des études au Conservatoire de Nîmes puis au Cours Florent, elle débute au théâtre où elle travaillera notamment sous la direction de Jean-Luc Moreau ou encore Michel Galabru. En 2000, son rôle dans la série Un gars, une fille aux côtés de Jean Dujardin qui finira par partager sa vie à la ville, la révèle au grand public. Elle se lance alors au cinéma avec des choix plutôt portés vers la comédie. En 2002, on la voit en pin-up dans A l'abri des regards indiscrets puis, l'année suivante, elle partage l'affiche à deux reprises avec Bruno Solo dans Rien que du bonheur et Livraison à domicile.

En 2005, elle est au casting de Brice de Nice avec Jean Dujardin. Le film connaît un grand succès populaire. On la retrouve ensuite dans L'antidote, Vive la vie et en tête d'affiche de la comédie romantique Au suivant !. Les trois années suivantes sont d'ailleurs l'occasion pour la comédienne d'enchaîner les comédies légères, en attestent ses prestations dans On va s'aimer, Cherche fiancé tous frais payés et Modern Love. En 2008 elle change quelque peu de registre en tournant pour François Ozon. Son interprétation talentueuse de mère de famille dans Ricky, où elle est maman d'un enfant aux pouvoirs spéciaux, surprend étonne agréablement. On la découvre ensuite dans Lucky Luke de James Huth, toujours avec Jean Dujardin. Elle retrouve d'ailleurs son époux dans Les infidèles en 2012, avant de rejoindre l'équipe de L'oncle Charles, dernier film d'Etienne Chatilliez.