Cô sinh tại Montreuil, Seine-Saint-Denis. Cô bước chân vào nghề diễn xuất lần đầu trong phim Stan the Flasher của Serge Gainsbourg năm 1989, nhưng phải đến vai diễn trong phim Les Roseaux sauvages năm 1994 cô mới được biết đến, đoạt Giải César cho nữ diễn viên triển vọng. 5 năm sau, trong phim La Vie rêvée des anges, cô đã đoạt được Giải cho nữ diễn viên xuất sắc nhất tại Liên hoan phim Cannes (chung với Natacha Régnier), rồi Giải César và Giải phim châu Âu.

Năm 2005, Élodie Bouchez sang Hollywood. cô tham gia mùa thứ 5 loạt phim truyền hình Alias trong vai Renée Rienne, một nữ tội phạm bị cảnh sát truy lùng khắp thế giới. Tập 1 của mùa này được phát sóng ngày 29 tháng 9 năm 2005 trên đài truyền hình ABC. cô cũng diễn xuất vai phụ trong nhiều tập các mùa 3 và 4 của loạt phim truyền hình The L Word.

Cô kết hôn với nhạc sĩ Thomas Bangalter thành viên ban nhạc Daft Punk. Họ có hai con trai là Tarrajey và Roxan.[1]