Anne Fontaine inicia sua carreira como atriz nos anos 1980. Depois de aparecer em algumas comédias, dirige seu primeiro filme, Les histoires d’amour finissent mal..en général, que ganha o Prêmio Jean Vigo em 1993. Em 1997, dirige o triângulo amoroso formado por Charles Berling, Miou-Miou e Stanislas Merhar no comentado Lavagem a seco, premiado na Mostra de Veneza. Cineasta de ambiguidade, continua sua exploração dos mistérios dos casais e do desejo no drama psicológico Nathalie X, de 2003. Anos depois, dirige Louise Bourgoin em A garota de Mônaco. Em 2009, Coco antes de Chanel coloca a diretora e roteirista em evidência junto ao grande público e à crítica especializada, com Audrey Tautou e Benoît Poelvoorde. O filme arrebata uma série de prêmios e indicações contando a biografia da estilista. Na sequência, Anne Fontaine dirige Meu pior pesadelo, comédia com Benoît Poelvoorde, Isabelle Huppert e André Dussolier. Com o roteirista Christopher Hampton, adapta, em 2013, um romance de Doris Lessing, Perfect mothers. Nessa ocasião, dirige ainda Naomi Watts e Robin Wright no filme Amor Sem Pecado. 

A diretora vem ao Festival Varilux de Cinema Francês de 2015 para a Masterclass de direção no Rio de Janeiro e em São Paulo, além de apresentar a comédia Gemma Bovery – A vida imita a arte, uma divagação contemporânea sobre o romance Madame Bovary, com Fabrice Luchini e Gemma Arterton, sucesso de público e critíca em 2014.