Avant même l'âge de sept ans, Virginie Ledoyen tourne dans des spots publicitaires. Plus tard, sa mère l'inscrit à l'Ecole du spectacle.
Brune mutine à la voix grave, Virginie Ledoyen est devenue très jeune une tête d'affiche, sachant régulièrement se renouveler.
Habituée aux castings dès son plus jeune âge, elle obtient en 1986 - elle a dix ans - son premier rôle dans un long métrage, Les Exploits d'un jeune Don Juan de Gianfranco Mingozzi. Dans son troisième film, Le Voleur d'enfants (1991) de Christian de Challonge, elle partage l'affiche avec Marcello Mastroianni et Michel Piccoli. Après l'arrêt prématuré du tournage de Mouche (1992) de Marcel Carné, Elie Chouraqui l'intègre à la distribution pléthorique des Marmottes (1993) : elle y décroche la première de ses trois nominations en trois ans au César du meilleur espoir. Mais c'est avec son personnage de jeune fille perturbée dans L'Eau froide (1993) d'Olivier Assayas qu'elle se fait remarquer. Une courte apparition dans La Cérémonie (1995) de Claude Chabrol précède le rôle qui lui permet d'affirmer son talent : dans La Fille seule (1995) de Benoît Jacquot, elle campe une jeune femme enceinte qui travaille au service d'étage d'un grand hôtel. L'actrice, présente dans chaque scène, communique son énergie au personnage et porte le film sur ses épaules.
Soucieuse d'éviter les étiquettes, elle diversifie son registre. On la voit dans Héroïnes (1996) de Gérard Krawczyk, où elle interprète une star de rock, puis dans le rôle-titre de Jeanne et le garçon formidable (1997) d'Olivier Ducastel et Jacques Martineau, une comédie musicale sur le sida. Après sa prestation dans En plein coeur (1998) de Pierre Jolivet, où elle fait chavirer le coeur d'un brillant avocat en reprenant le rôle tenu par Brigitte Bardot dans En cas de malheur (1957) de Claude Autant-Lara, elle retrouve Assayas pour Fin août, début septembre (1998).
Dans le même temps, s'ouvre pour elle une carrière internationale. Elle tourne à Taiwan Mahjong (1996) d'Edward Yang, et Hollywood commence à s'intéresser à sa beauté et à son talent. James Ivory lui confie un second rôle dans La fille d'un soldat ne pleure jamais (1998) et Danny Boyle lui fait partager l'affiche de La Plage (1999) avec Leonardo DiCaprio, la révélant au monde entier sans que cela lui offre beaucoup d'opportunités par la suite.
De retour en France, elle retrouve Jean-François Richet, qui l'avait dirigée dans le film de banlieue Ma 6-T va crack-er (1997), pour De l'amour (2001), où elle incarne une jeune ouvrière en révolte après avoir été violée par un policier. Elle est ensuite, entre Catherine Deneuve, Fanny Ardant, Emmanuelle Béart..., l'une des huit vedettes féminines réunies par François Ozon pour son musical et réjouissant Huit femmes (2002) où elle joue Suzon, fille enceinte de la victime de cette comédie criminelle à l'énorme succès public.
Courageuse assistante d'un professeur juif qu'elle aide à fuir la France dans la débâcle qui sert de décor au Bon voyage (2003) de Jean-Paul Rappeneau, elle participe ensuite à un des rares films d'horreur français, Saint-Ange (Pascal Laugier, 2004) dans lequel elle est chargée de l'entretien d'un ancien orphelinat hanté. Francis Veber lui confie deux petits rôles dans ses comédies La Doublure (2006) et L'Emmerdeur (2008) tandis qu'Emmanuel Mouret en fait la vedette de Un baiser s'il vous plaît (2007), comédie sentimentale au ton décalé. Il l'engage à nouveau en 2013 pour Une autre vie.
Elle tourne une autre comédie romantique, plus classique, pour Lorraine Lévy (Mes amis, mes amours, 2008) et surprend en lesbienne chic et noctambule dans le succès-surprise Tout ce qui brille (Géraldine Nakache, Hervé Mimran, 2010). Peu en vue en épouse du leader du groupe Manouchian dans L'Armée du crime (Robert Guédiguian, 2009), elle impressionne en duchesse de Polignac, favorite de la reine Marie-Antoinette, dans Les Adieux à la reine (2012), dirigé par le cinéaste qui révéla son talent, Benoît Jacquot.
Virginie Ledoyen apparaît dans le clip de la chanson L'Aziza de Daniel Balavoine.
Elle joue dans quelques téléfilms : La Règle de l'homme (1993) de Jean-Daniel Verhaeghe ou La Vie de Marianne (1994) de Benoît Jacquot, d'après Marivaux. Josée Dayan en fait la Cosette de sa version des Misérables (2000) et Gérard Mordillat lui offre le rôle de l'impératrice Eugénie dans La Forteresse assiégée (2006). Elle tourne également dans la série d'action XIII (2011) d'après la bande-dessinée de Jean Van Hamme, où elle incarne Irina, la séduisante et redoutable adversaire du héros, et apparaît dans un des sketches du programme comique Scènes de ménage (2013).
Elle est une des ambassadrices du groupe L'Oréal depuis avril 1999 et participe à une association de soutien pour le peuple tibétain, Pour le Tibet.
1986 | Exploits d'un jeune Don Juan (Les) | Gianfranco Mingozzi |
1990 | Mima | Philomène Esposito |
1991 | Voleur d'enfants (Le) | Christian de Chalonge |
1993 | Eau froide (L') | Olivier Assayas |
1993 | Marmottes (Les) | Elie Chouraqui |
1994 | Page blanche [TV] (La) | Olivier Assayas |
1995 | Cérémonie (La) | Claude Chabrol |
1995 | Fille seule (La) | Benoît Jacquot |
1995 | Vie de Marianne [TV] (La) | Benoît Jacquot |
1996 | Héroïnes | Gérard Krawczyk |
1996 | Ma 6-T va crack-er | Jean-François Richet |
1996 | Mahjong | Edward Yang |
1997 | A Soldier's Daughter Never Cries La Fille d'un soldat ne pleure jamais | James Ivory |
1997 | Jeanne et le garçon formidable | Olivier Ducastel |
1998 | En plein coeur | Pierre Jolivet |
1998 | Fin août, début septembre | Olivier Assayas |
1999 | Beach (The) La Plage | Danny Boyle |
2000 | De l'amour | Jean-François Richet |
2001 | Huit femmes | François Ozon |
2002 | Bon voyage | Jean-Paul Rappeneau |
2003 | Saint-Ange | Pascal Laugier |
2003 | Shark Tale Gang de requins | Vicky Jenson, Eric Bergeron, Rob Letterman |
2005 | Bosque de sombras | Koldo Serra |
2005 | Doublure (La) | Francis Veber |
2007 | Mes amis, mes amours | Lorraine Lévy |
2007 | Un baiser s'il vous plaît | Emmanuel Mouret |
2008 | Armée du crime (L') | Robert Guédiguian |
2008 | Emmerdeur (L') | Francis Veber |
2009 | Tout ce qui brille | Géraldine Nakache, Hervé Mimran |
2011 | A votre bon coeur, mesdames ! | Jean-Pierre Mocky |
2011 | Adieux à la reine (Les) | Benoît Jacquot |
2012 | Une autre vie | Emmanuel Mouret |
2013 | Ablations | Arnold de Parscau |
2013 | Monde de Fred (Le) | Valérie Müller-Preljocaj |
2014 | Enragés | Eric Hannezo |
2015 | Drôles d'oiseaux | Élise Girard |
2017 | MILF | Axelle Laffont |
2017 | Rémi sans famille | Antoine Blossier |
2018 | Notre Dame | Valérie Donzelli |