Après un passage aux cours Florent et au Conservatoire, Jeanne Balibar est remarquée en 1993 à Avignon dans la pièce DON JUAN, montée par Jérôme Lassalle. Elle rejoint cette même année la Comédie-Française, qu'elle quittera en 1997. Après une première et courte apparition au cinéma en 1992 dans LA SENTINELLE, elle retrouve Arnaud Desplechin quatre ans plus tard dans COMMENT JE ME SUIS DISPUTÉ... (MA VIE SEXUELLE), premier rôle important de sa carrière. Puis, en 1997, on la retrouve dans J'AI HORREUR DE L'AMOUR de Laurence Ferreira Barbosa. En 1998, elle joue dans FIN AOÛT, DÉBUT SEPTEMBRE, d'Olivier Assayas, rôle qui la verra récompensée du prix de la Meilleure Actrice au Festival de San Sebastián la même année. Elle tournera à nouveau sous sa direction en 1999 dans TROIS PONTS SUR LA RIVIÈRE et en 2003 dans CLEAN, deux films où elle donne la réplique à Mathieu Amalric, qui la dirigera dans MANGE TA SOUPE et LE STADE DE WIMBLEDON.
Jeanne Balibar est une actrice qui allie jeu et humour, comme en témoignent ses prestations dans DIEU SEUL ME VOIT (1998), de Denis Polydadès et ÇA IRA MIEUX DEMAIN (2000), de Jeanne Labrune, film qui lui vaut l'année suivante d'être nommée aux César dans la catégorie Meilleure Actrice dans un Second Rôle. 2001 marque également la sortie d'un autre film phare de sa carrière : VA SAVOIR, de Jacques Rivette. Ils se retrouveront en 2007 sur le film NE TOUCHEZ PAS LA HACHE. Egérie du cinéma d'auteur français, Jeanne Balibar collabore en 2000 avec Benoît Jacquot pour son film SADE et est dirigée en 2002 par Christophe Honoré dans 17 FOIS CÉCILE CASSARD. En 2008, elle interprète Peggy Roche, l'amante extravagante de Françoise Sagan dans le film SAGAN, de Diane Kurys, puis s'illustre dans LA FILLE DE MONACO, d'Anne Fontaine et LE PLAISIR DE CHANTER, d'Ilan Duran Cohen.
L'année suivante, elle sera dans LE BAL DES ACTRICES, de Maiwenn. Ces dernières années, on a pu voir Jeanne Balibar dans À L'ÂGE D'ELLEN, de Pia Marais, et dans son projet de pièce de théâtre pour Internet intitulé PAR EXEMPLE, ELECTRE, co-écrit et co-réalisé avec Pierre Léon. En 2013, elle tient le rôle récurrent de Charlotte Joubert dans la série franco-britannique TUNNEL, une création originale de Canal+. En 2014, elle est apparue dans GRACE DE MONACO, d'Olivier Dahan, avec Nicole Kidman et Tim Roth.
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