Formation
Odette Joyeux étudie d'abord la danse dans une classe de ballet à l'Opéra de Paris. Elle fait une première apparition au cinéma dans Le secret du docteur dès 1930. Puis Louis Jouvet l'engage pour jouer Intermezzo en 1932.
Carrière au cinéma
Le physique d'Odette Joyeux lui permet d'évoluer sous les traits de jeunes filles de bonne famille souvent décidées à bousculer les tabous pour faire triompher leur volonté. Elle apparaît en 1934 dans un film de Marc Allégret, Lac aux dames. C'est le même réalisateur qui la révèle plus tard dans Entrée des artistes (1938) en jeune comédienne jalouse et méchante qui se suicide sur scène. Puis Claude Autant-Lara lui offre son premier grand rôle dans Le mariage de Chiffon (1941) : l'actrice compose un portrait de jeune fille insondable mais déterminée à vivre sa passion pour son oncle aviateur. Elle enchaîne deux films pour Claude Autant-Lara : après Lettres d'amour (1942), c'est Douce (1943), chef-d'oeuvre du genre, qui pousse la satire sociale à son extrême pour décrire le scandale que soulève l'amour d'une jeune aristocrate pour le régisseur de sa famille. Odette Joyeux se révèle aussi rêveuse et poétique dans Le baron fantôme (1942) de Serge de Poligny ou dans Sylvie et le fantôme (1945) de Claude Autant-Lara. Dans Pour une nuit d'amour (1946) d'Edmond T. Greville, elle renoue avec ses créations psychologiques les plus aiguës. Max Ophüls l'emploie pour un rôle de jeune mutine dans La ronde (1950). Odette Joyeux se retire des écrans après Le naïf aux quarante enfants (1957) de Philippe Agostini pour se consacrer à sa carrière littéraire.
Autres activités
Au théâtre, Odette Joyeux joue notamment Intermezzo, Un roi, deux dames, un valet, L'école de la médisance, Grisou et Première jeunesse.
A la télévision, elle tourne sous la direction de Philippe Agostini L'age heureux (1965), Eve et l'inventeur (1972) et L'age en fleur (1974).
Elle publie quelques romans, dont Agathe de Nieul-l'Espoir (1941) et La mariée est trop belle (1955). Elle est également l'auteur d'une biographie de Nicéphore Niepce, Le Troisième oeil, la vie de Nicéphore Niepce (1990) et de deux recueils de Mémoires, Le beau monde (1978) et Entrée d'une artiste (1994).