Elsa Zylberstein estudió ballet clásico desde pequeña. Debutó en la gran pantalla en Baptème, pero se dio a conocer gracias a Van Gogh, de Maurice Pialat, que le valió el Premio Michel-Simon en 1992, y la primera de sus tres nominaciones al César a la Actriz Revelación.

A continuación trabajó en Beau fixe. Después de ganar el Premio Romy-Schneider en 1993, inspiró a jóvenes realizadoras como Pascale Bailly, Diane Bertrand (Un samedi sur la terre) y sobre todo a Martine Dugowson, con la que rodó Mina Tannenbaum, entre otras. A esto siguió una etapa de películas de época entre las que destacaremos Farinelli, el castrado; La última batalla/Monsieur N.; Jefferson en París; Toulouse Lautrec, y Modigliani.

En 1997 rodó Tenue correcte exigée, a la que siguieron L’Homme est une femme comme les autres, con Antoine de Caunes, su compañero sentimental. Raoul Ruiz la dirigió en Le temps retrouvé y en las alocadas Combat d’amour en songe y Ce jour-là (2003). Sin temor a ser tachada de ecléctica, pasó de una película de Akerman a una comedia con Kad Merad (J’invente rien, 2006); de la adaptación cinematográfica Pourquoi (pas) le Brésil, de Laetitia Masson, a la superproducción El elegido/Le concile de pierre. En 2008 podremos verla en otra película muy actual que, como HACE MUCHO QUE TE QUIERO, se presentó en el Festival de Berlín, La fabrique des sentiments.