Lou de Laâge atua pela primeira vez diante das câmeras para seriados de televisão. Em 2011, faz sua estreia de destaque no cinema no papel de uma jovem burguesa em J’aime Regarder les Filles, de Frédéric Louf, contracenando com Pierre Niney. Depois disso, ela volta ao set de filmagem em 2012 para o longa Nino, une adolescence imaginaire de Nino Ferrer, de Thomas Bardinet. Encena, ao lado de Guillaume Canet, O Salto de Jappeloup em 2013, que rende sua primeira nomeação ao César de atriz revelação. No mesmo ano a jovem atriz participa de montagens teatrais e dois filmes para televisão, Alias Caracalla e Anna Karénine. Em 2014, volta aos palcos teatrais para mais duas peças – D’abord à la péripherie de Sedef Ecer e depois Ni Dieu ni Diable de Augustin Billetdoux. Participa ainda em 2014, do segundo longa-metragem da atriz e diretora Mélanie Laurent, Respire, onde contracena com Joséphine Japy. O filme é selecionado para a Semana da Crítica do Festival de Cannes de 2014. Recebe em 2016 o Prêmio Romy Schneider, oferecido anualmente aos expoentes do cinema francês.