Sandrine Bonnaire se narodila jako sedmé z jedenácti dětí. Debutovala ve snímku Clauda Zidiho NENAPRAVITELNÍ NA PRÁZDNINÁCH (1982), kde se objevila po boku Daniela Auteuile. Neuvěřitelný úspěch zaznamenala ve filmu Maurice Pialata NAŠIM LÁSKÁM (1983), za roli 16 leté Suzanne získala Césara za nadějnou mladou herečku. Objevila se i v dalším Pilalatově snímku POD SLUNCEM SATANOVÝM (1987), kde sekundovala Gérardu Depardieu. Za roli ve snímku Agnes Vardy BEZ STŘECHY A BEZ ZÁKONA získala v roce 1986 Césara pro Nejlepší herečku.
Ze vztahu s hercem Williamem Hurtem má dceru Jeanne. Od roku 2003 je provdaná za herce a scénáristu Guillauma Lauranta, s nímž má další dceru Adèle.