Claude Gensac a reçu le deuxième prix de tragédie au Conservatoire National Supérieur d'Art Dramatique de Paris et le premier accessit de comédie. D'abord tragédienne de théâtre, elle est remarquée par Louis de Funès, qui lui propose d'incarner sa femme au cinéma.
"Je veux que tu joues dans tous mes films; tu me portes bonheur", dit un jour Louis de Funès à Claude Gensac. C'est ainsi que la comédienne devient l'actrice fétiche du célèbre comique. Remarquée par l'acteur dans une pièce de Feydeau, elle interprète à plusieurs reprises son épouse, notamment dans la série des Gendarmes (Le gendarme se marie, Jean Girault,1968; Le gendarme et les gendarmettes,1982; Le gendarme en balade, 1970), mais aussi dans Jo (Jean Girault, 1971) et Hibernatus (Edouard Molinaro, 1969). Elle partage ainsi l'affiche avec le numéro un du box-office français plus d'une dizaine de fois ! Sa carrière s'essouffle quelque peu par la suite. Claude Gensac reste aux yeux du public et du milieu cinématographique la célèbre "biche" du regretté Louis de Funès.
Claude Gensac a joué dans de nombreuses pièces de théâtre : Lucrèce Borgia(Victor Hugo), Le dindon (Georges Feydeau) et La dévotion (Albert Camus). Elle a également joué dans des séries pour la télévision (Marc et Sophie).