Je dcerou herců Marcella Mastroianniho a Catherine Deneuveové. Třebaže nemá herecké vzdělání, brzo se prosadila. Skutečný herecký debut absolvovala po boku své matky úlohou Anne, dospívající dcery citově vyprahlé notářky (Catherine Deneuveová), v rodinném dramatu Mé oblíbené období (režie A. Téchiné).
Vražedkyni jménem Lea, pro niž se stane její čin noční můrou, si naopak zahrála ona ve snímku Chameleon (r. B. Cohen). Její nevlastní starší bratr Christian Vadim je také hercem.