Noémie Lvovsky nace en 1964 en Paris. Después de estudiar en la Fémis, debuta como guionista colaborando con Arnaud Despelechin en La Vie des morts (1991) y La Sentinelle (1992) y con Philippe Garrel en Le Coeur fantôme (1996).

En 1994, realiza su primer largometraje Oublie-moi con Valéria Bruni Tedeschi, con la que es co-guionista de Es más fácil para un camello (2003), Actrices (2007) y Un castillo en Italia (2013), y seguidamente en 1997, Petites para Arte. Su tercera realización, La Vie ne me fait pas peur (1999), gana el Premio Jean Vigo, el Leopardo de plata en el Festival de Locarno y el Premio de France Culture a la mejor realizadora del año en el Festival de Cannes. Después realiza Les Sentiments, que obtiene el Premio Louis Delluc en 2003, así como una nominación al César a la mejor película en 2004 y en 2007 dirige Faut que ça danse!.

Paralelamente a su carrera de directora, debuta como actriz en Ma Femme est une actrice de Yvan Attal en 2001 con la que obtiene su primera nominación al César a la mejor actriz secundaria. Le siguen cuatro películas más: Backstage de Emmanuelle Bercot (2004), Actrices de Valéria Bruni Tedeschi (2008), Les Beaux Gosses de Riad Sattouf (2010) y Apollonide de Bertrand Bonello (2012). Figura ineludible del cine francés de autor, la volvemos a encontrar más recientemente en películas como Le Skylab de Julie Delpy, en el primer largometraje de Delphine et Muriel Coulin, 17 filles, y en Les Adieux à la Reine de Benoit Jacquot. Camille redouble, escrita, dirigida y protagonizada por ella, fue presentada en la Quincena de realizadores del 2012 y obtuvo el premio SACD. Camille redouble ganó también el premio Variety Piazza Grande en el Festival de Locarno. Y fue 13 veces nominada en la ceremonia de los Césars en 2013.

Noémie Lvovsky vuelve a encontrarse con Riad Sattouf en su próxima película Jacky au royaume des filles en 2013.