Linh-Dan Pham debutó en la película Indochina, de Régis Wargnier, donde interpretaba a la hija adoptiva de Catherine Deneuve, papel por el que fue nominada al César a la Mejor Estrella Revelación. Ese mismo año rodó la película alemana Jamila, de Monica Teuber, y no trabajó como actriz durante diez años hasta que acabó sus estudios. Se licenció en Empresariales en la Universidad Americana de París y obtuvo experiencia profesional en Vietnam y Singapur.

Decidió regresar a la interpretación en 2001 y se trasladó a Nueva York para estudiar en el Instituto de Teatro Lee Strasberg. En 2005 tuvo papeles protagonistas en dos películas, Les mauvais joueurs, de Frédérik Balekdjian, con Pascal Elbé y Simon Abkarian, y De latir mi corazón se ha parado, dirigida por Jacques Audiard, con Romain Duris, ganadora de ocho premios en la Gala de los César 2006, de los que ella se llevó el de Mejor Actriz Revelación.

A partir de ese momento ha trabajado tanto en Francia como internacionalmente en comedias como Le bruit des gens autor, de Diastème; la parodia Le bal des actrices, de Maïwenn, y Todo brilla, de Géraldine Nakache. También la vimos en el drama Choi voi, del premiado director vietnamita Bui Thac Chuyen, en la que interpretó a una escritora sádica y manipuladora.

Actuó en la película de ciencia-ficción Dante 01, de Marc Caro, con Lambert Wilson; Las vidas posibles de Mr. Nobody, de Jaco Van Dormael, con Jared Leto; Ninja Assassins, de James McTeigue, y De force, de Frank Henry, con Isabelle Adjani y Eric Cantona.

Para la pequeña pantalla ha coprotagonizado aclamadas series como “Pigalle, la nuit”, de Canal +; “Mytho”, de Arte; la serie para toda la familia “Faites des gosses”, y el drama “One Child”, de BBC.