Emmanuelle a dieci anni partecipa ad un film di fantascienza su una comunità di ragazzini dal titolo "Demain, les momes" di Jean Pourtalè. A tredici anni resta colpita dal fascino di Romy Schneider nel film "Mado" e da allora decide di diventare attrice. All'età di 15 anni va in Canada come ragazza alla pari. Qui incontra il regista Robert Altman che la scrittura per un film che non verrà però mai realizzato. Ritornata in patria tre anni dopo, inizia a frequentare un corso di arte drammatica e ottiene il suo primo ruolo televisivo nel film "Raison perdue" (1984). David Hamilton, fotografo e regista, colpito dalla bellezza dell'attrice, le dà una parte nel film "L'amour en douce" (1985). Con "Manon delle sorgenti" (1985) diventa famosa anche in Francia. Nel 1987 il regista Tom McLoughlin la sceglie per il film hollywoodiano "Appuntamento con un angelo". Nel 1991 arriva al successo con il film "La bella scontrosa" (1991) di Jacques Rivette insieme a Michel Piccoli.
E' però con "Mission Impossible" di Brian De Palma, accanto a Tom Cruise, che l'attrice viene notata a livello internazionale. Nel 2002 recita nel film "8 Donne e un mistero", e nel 2003 è protagonista dei film "Nathalie.." e "Les Egares".
Ha lavorato in "Un Fil a la Patte" (2005) di Michel Deville, "L'inferno" (2005) di Danis Tanovic e "I Testimoni" regia di Andre' Techine'.