Marion Cotillard nasceu a 30 de setembro de 1975, em Paris, França, no seio de uma família ligada às artes, uma vez que o seu pai, Jean-Claude Cotillard, é dramaturgo, ator e realizador, e a sua mãe, Niseema Theillaud, é atriz e professora de expressão dramática. Os seus primeiros trabalhos como atriz foram no teatro, onde se estreou muito jovem pela mão dos pais.
No cinema, o primeiro papel de grande relevo foi em 1998, no filme Taxi, onde contracenou com Samy Naceri, sob a orientação do realizador Gérard Pirès. Este trabalho valeu-lhe uma nomeação na categoria de Melhor Esperança Feminina nos César Awards. Taxi 2 (2000) e Taxi 3 (2003) catapultaram-na para a fama em França. Foi também em 2003 que o seu trabalho ganhou destaque internacional com a participação em Big Fish, de Tim Burton.
Em 2007 venceu o Óscar de Melhor Atriz Secundária, pelo papel em La Vie en Rose, de Olivier Dahan, onde deu vida a Edith Piaf.
Recentemente participou em Contágio, de Steven Soderbergh, e Meia-Noite em Paris, de Woody Allen.
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