Après une formation de danseuse, puis le Cours Florent, Emmanuelle Bercot travaille au théâtre sous la direction de Robert Hossein et Jean Macqueron. Elle entre ensuite à la Fémis.

Son premier court-métrage, Les Vacances, est récompensé par le Prix du Jury à Cannes en 1997. En 1999, elle réalise son film de fin d’études, un moyen métrage, La Puce, récompensé par le prix de la Cinéfondation à Cannes.

Actrice en parallèle de sa carrière de réalisatrice (La Classe de neige de Claude Miller, 1997, Ca commence aujourd’hui de Bertrand Tavernier, 1998, A tout de suite de Benoit Jacquot, 2003), elle joue le rôle principal dans son premier long-métrage, Clément, présenté dans la section Un Certain Regard à Cannes en 2001. Backstage, son second film, avec Emmanuelle Seigner et Isild Le Besco, est présenté au Festival de Venise en 2005.

En 2011, elle coécrit avec Maïwenn, Polisse dans lequel elle joue une policière de la Brigade de Protection des Mineurs, et qui remportera le Prix du Jury à Cannes. Elle met en scène Catherine Deneuve dans Elle s’en va, sélectionné à la Berlinale en 2013.

Au Festival de Cannes 2015, son film La Tête Haute est le film d’ouverture. Au même festival, Emmanuelle Bercot reçoit en tant qu’actrice le Prix d’interprétation féminine pour sa performance dans Mon Roi de Maïwenn dans lequel elle joue une femme vivant une histoire d’amour passionnée mais également déchirante avec Vincent Cassel. Elle repasse derrière la caméra en 2015 pour La Fille de Brest.

Elle joue aux côtés de Golshifteh Farahani dans les Filles du Soleil, en compétition officielle au festival de Cannes 2018. En 2017, elle joue au théâtre Dîner en ville, une pièce de Christine Angot, mise en scène par Richard Brunel. Puis en 2019, Face à Face de Ingmar Bergman, mise en scène de Léonard Matton. La même année, elle est à l’affiche de Fête de Famille de Cédric Kahn.

En 2021, son propre film De son vivant où elle retrouve Catherine Deneuve et Benoit Magimel, est présenté en sélection officielle hors compétition à Cannes, et sortira en salle en Novembre 2021.