Η Audrey Tautou γεννήθηκε στις 9 Αυγούστου 1979 στη μικρή κωμόπολη Beaumont νότια του Clermont-Ferrand στη Γαλλία. Ο πατέρας της ήταν οδοντίατρος και η μητέρα της καθηγήτρια. Η Audrey ήταν η μεγαλύτερη από τα αλλά τρία της αδέλφια και μεγάλωσε στο Montlucon πενήντα μίλια βορειοδυτικά έξω από το Beaumont. Στο σχολείο δεν είχε το μυαλό της στα μαθήματα, προτιμούσε τις εξωτερικές δραστηριότητες και ότι άλλο ενδιέφερε την ίδια. Για έξι χρόνια σπούδαζε πιάνο καθώς και όμποε το οποίο έπαιζε στην Auvergne Youth Orchestra στην οποία ήταν μέλος.

Στην οικογένεια της Audrey δεν υπήρχαν μέλη με ιδιαίτερες καλλιτεχνικές ανησυχίες. Παρότι οι παππούδες της ήταν αγρότες, η μητέρα της την πήγαινε κινηματογράφο δυο-τρεις φορές την εβδομάδα. Στην ηλικία των δεκατεσσάρων και ενώ τελείωνε τα μαθήματά της στο κολλέγιο Montlucon Jules Ferry άρχισε να δείχνει ενδιαφέρον για τις τέχνες και το χώρο της show business. Συνέχισε τις σπουδές της στο λύκειο Madame-de-Stael όπου και πήρε το baccalaureat. Παράλληλα άρχισε να συμμετέχει σε μικρές θεατρικές παραστάσεις ενώ έκανε και μαθήματα υποκριτικής.

Και ενώ πολλοί πίστευαν ότι η νεαρή Audrey θα έκανε καριέρα στο χώρο της μουσικής παίζοντας όμποε, εκείνη γράφτηκε στο πανεπιστήμιο του Παρισιού για να σπουδάσει φιλολογία. Όμως δεν απέρριψε ποτέ το ενδεχόμενο να ασχοληθεί με το θέατρο και έτσι γράφτηκε στο Florent theatre school και έως το τέλος του πρώτου τριμήνου είχε ήδη αποσπάσει το πρώτο της ρόλο στη τηλέταινία 'Coeur De Cible' (1996). Μικρές δουλειές συνέχιζαν να έρχονται και το 1997 βρέθηκε στην τηλέταινία «La Verite Est Un Vilain Defaut».

Τον Απρίλιο του 1997 πήρε ένα ρολάκι σ' ένα επεισόδιο της σειράς 'Les Cordiers, Juge Et Flic'. Λίγους μήνες αργότερα τελείωνε τις ακαδημαϊκές της υποχρεώσεις παίρνοντας πτυχίο Diploma d' Estudes Universitaire και master στη σύγχρονη λογοτεχνία. Σταδιακά η Audrey Tautou άρχισε να γίνεται όλο και πιο γνωστή. Εμφανίστηκε δίπλα στον Eric Savin στο «La Vieille Barriere» (1998), ακολούθησαν δουλειές στην τηλεόραση ενώ η χρονιά έκλεισε με ένα βραβείο Best Young Actress award στο Φεστιβάλ Bezier για εκείνη.

Τότε με αυτό το βραβείο κέρδισε την προσοχή του σκηνοθέτη και συγγραφέα Tonie Marshall, ο οποίος της έδωσε ένα ρόλο στην ταινία «Venus Beaute» (1999), μια μεγάλη επιτυχία στη Γαλλία που έκανε μεγάλες εισπράξεις ενώ. Η Audrey ξεχώρισε και κέρδισε το πρώτο της βραβείο Cesar. Μετά από μερικές αδιάφορες επιλογές σε τηλεόραση και κινηματογράφο («Triste A Mourir», «Epouse-Moi», «Le Libertin», «Le Boiteux» και «Happenstance»).

Το 2001 όμως ήταν η χρονιά της απογείωσης όταν ταυτίστηκε με το μοναδικό ρόλο της «Amelie» σε σκηνοθεσία Jean-Pierre Jeunet. Η ίδια βρέθηκε στην ταινία -ευτυχώς- μετά την άρνηση της Emily Watson και η παγκόσμια επιτυχία της ταινίας ανέδειξε τη νεαρή ηθοποιό στο διεθνές καλλιτεχνικό στερέωμα. Το «Amelie» έκανε έσοδα ογδόντα έξι εκατομμύρια δολάρια στο γαλλικό κοινό, τριάντα τρία εκατομμύρια στη Αμερική και εκατό εκατομμύρια δολάρια στον υπόλοιπο κόσμο ενώ είχε πέντε υποψηφιότητες για Oscar. Η Audrey ήταν για μια ακόμα φορά υποψήφια για Cesar.

Ακολούθησαν το ψυχολογικό θρίλερ «A La Folie Pas Du Tout» (2002), το φοιτητικό ψυχογράφημα «L' Auberge Espagnole» (2002) και σκοτεινό «Dirty Pretty Things» (2002) του Stephen Frears. Μεσολάβησαν τo 2003 τα αδιάφορα «Les Marins Perdus» και «Nowhere to Go But Up». Όμως ξεπετάχτηκε ξανά υπό τη σκηνοθετική καθοδήγηση του Jean-Pierre Jeunet στο «A Very Long Engagement», μια μεγάλη επιτυχία στη Γαλλία υποψήφια για δύο Oscar. Για το ρόλο της Mathilde η Tautou απέσπασε την τρίτη της υποψηφιότητα για βραβείο Cesar.

Μετά τη συμμετοχή της στο «Les Poupees Russes», το sequel του «L' Auberge Espagnole», η Audrey Tautou επιλέχθηκε για το ρόλο της Sophie Neveu στο ανατρεπτικό και πολυσυζητημένο «The Da Vinci Code», δίπλα στους Tom Hanks, Ian McKellen και Paul Bettany. Μετά την ολοκλήρωση των γυρισμάτων εκείνη ήδη άρχισε να προετοιμάζεται για τη γαλλική παραγωγή «Hors De Prix».Η Tautou αγαπά τη ζωγραφική και τις τέχνες γενικότερα ενώ είναι αρραβωνιασμένη με τον συγγραφέα, ηθοποιό, παραγωγό βραβευμένο φωτογράφο και ποιητή Lance Mazmanian.