Tras ocho años de clases de actuación en Sèvres, Ludivine Sagnier ingresó en 1994 en el Conservatorio de Arte Dramático de Versalles. Su debut en el cine fue en 1988 con 'Rembrandt', rodando también varios cortometrajes. Después de pequeños papeles, en 2001 tendría su primera oportunidad como protagonista a las órdenes de François Ozon en 'Gotas de agua sobre piedras calientes', adaptación de la obra de Rainer Werner.

Esta colaboración continuó con la comedia '8 mujeres',donde actuó al lado de Catherine Deneuve y Faanny Ardant. Esta película es una oportunidad para la actriz para probarse en la canción, una experiencia que repitió en 2007 con 'Las canciones de amor'. En 2003, su mentor, François Ozon, finalmente asienta su condición de símbolo sexual en el thriller 'Swimming Pool'.

Lanzada su carrera, se adentra en su aventura europea y americana. Tiene un papel en la revisión en imagen real de 'Peter Pan' y participa como actriz de doblaje en 'El Espantatiburones'.En 2007 participaría en la exitosa comedia coral 'Paris, je t´aime', a la que seguirían dos películas de época: 'Las aventuras amorosas del joven Moliére' y 'Angel', esta última de nuevo bajo las órdenes de François Ozon.