Le 7 mai 1976, la ville de Paris accueille un nouveau-né dénommé Zoé Felix, fille d'une attachée de presse dans la mode et d'un organisateur de concerts. La vie de la jeune femme prend un tournant à l'âge de 17 ans suite à sa rencontre avec l'ancienne actrice Myriam Bru. Devenue agent artistique, elle remarque Zoé Felix dans un bus et lui certifie qu'elle en fera une star. Elle lui obtient ses premiers cachets, grâce auxquels Zoé Felix paye ses deux années de formation aux Beaux-Arts.
En 1998, l'actrice en herbe obtient son premier rôle au cinéma dans le film Déjà mort, d'Olivier Dahan. Après des apparitions dans des courts-métrages et autres fictions, Zoé Felix participe à La Beuze (2003), de Vincent Desagnat, où elle côtoie, entre autres, Michael Youn et Kad Mérad.

La même année, le grand public la redécouvre plus belle que jamais dans le succès Le Cœur des hommes, de Marc Esposito, dans lequel elle fait tourner la tête de Gérard Darmon. En 2005, elle collabore avec Diane Kurys sur L'anniversaire, avant de retrouver Marc Esposito, Marc Lavoine et Jean-Pierre Darroussin dans Toute la beauté du monde (2006) et Le Cœur des hommes 2 (2007).
Zoé Felix a par la suite le nez creux en acceptant d'intégrer le casting d'une petite comédie sans prétention réalisée par Dany Boon, Bienvenue chez les Ch'tis (2008). Mais l'incroyable et historique succès du film ne lui monte pas à la tête et on la retrouve ainsi en 2010 dans Captifs, premier long-métrage du réalisateur Yann Gozlan.