Habiendo empezado su carrera en el teatro, Sabine Azéma ha trabajado, posteriormente, bajo las órdenes de algunos de los más prestigiosos directores de cine franceses, incluyendo Bertrand Tavernier, Etienne Chatiliez, Gérard Oury, Arnaud and Jean-Marie Larrieu, Bruno Podalydès y Alain Resnais.
Ha ganado dos Césars, por A Sunday in the Country (1984), de Tavernier, y Mélo (1986), de Resnais.