Sylvie Testud naît le 17 janvier 1971 à Lyon. Rapidement fascinée par le cinéma, elle se rend à Paris et intègre le Cours Florent puis le Conservatoire. Elle obtient son premier rôle au cinéma dans
Couples et amants en 1994. La même année, elle apprend la clarinette et le langage des signes pour les besoins du film allemand
Maries Lied. Cela lui vaut le Prix du film allemand, équivalent outre-Rhin du César de la meilleure actrice. Elle finit par se faire connaître en France en 1999 avec
Karnaval de Thomas Vincent, puis dans
La captive. Un an plus tard, elle est récompensée par le César du meilleur espoir féminin pour son interprétation de la meurtrière Christine Papin dans
Les blessures assassines de Jean-Pierre Denis. Testud poursuit dans une veine assez sombre avec un personnage de serial killer dans
Dédales de René Manzor avant d'obtenir en 2004 le César de la Meilleure actrice pour
Stupeur et tremblements d'Alain Corneau, adapté du roman éponyme d'Amélie Nothomb.
Un an plus tard, elle tourne à nouveau pour Corneau dans Les mots bleus. A partir de 2007, on retiendra son second-rôle dans
La môme, biopic sur Edith Piaf, dans lequel elle incarne aux côtés de Marion Cotillard Momône, l'amie d'enfance de la chanteuse. Elle reste ensuite dans le domaine du biopic en interprétant l'écrivaine Françoise Sagan dans
Sagan puis tente le registre hystérique en incarnant le bandit Calamity Jane dans
Lucky Luke de James Huth. Puis biopic encore et toujours avec
Louise Michel, la rebelle où elle campe la célèbre révolutionnaire. En 2011, elle signe une fois encore une incroyable composition en paraplégique dans
Lourdes de Jessica Hausner et tourne pour Mathieu Kassovitz dans
L'ordre et la morale. Cette année, elle fait ses grands débuts de réalisatrice avec
La vie d'une autre qui réunit Juliette Binoche et Mathieu Kassovitz.