Sylvie Testud wurde am 17. Januar 1971 in Lyon geboren. Ihre Eltern trennten sich, als sie zwei Jahre alt war. Ihre Jugend verbrachte sie im Lyoner Stadtteil Croix-Rousse, wo sie von ihrer Mutter, einer Buchhalterin, aufgezogen wurde. In der Schule lernte sie Chinesisch. Schon früh fasziniert vom Kino, identifizierte sich die junge Frau besonders mit der komplexen Teenagerfigur, die Charlotte Gainsbourg in „L’Effrontée“ verkörperte. Nachdem sie zum Geschichtsstudium nach Paris gezogen war, begann sie bald mit der Schauspielerei. Sie besuchte zunächst einen kostenlosen Kurs am Cours Florent und anschließend das Konservatorium, wo Jacques Lassalle und Catherine Hiegel zu ihren Lehrern zählten. Ihr Filmdebüt gab sie 1994 in „Couples et amants“.

Bereits in ihrer Jugend, inspiriert von den Schauspielerinnen im Film, beschloss sie, Schauspielerin zu werden. Daraufhin nahm sie in Lyon Schauspielunterricht bei dem Schauspieler und Regisseur Christian Taponard. 1989 zog sie nach Paris, um Geschichte zu studieren und Schauspielunterricht in kostenlosen Kursen am Cours Florent zu nehmen. Anschließend studierte sie drei Jahre lang am Nationalen Konservatorium für Schauspielkunst bei Jacques Lassalle und Catherine Hiegel.

Anfang der 1990er-Jahre erhielt sie erste kleinere Filmrollen, gefolgt von Auftritten in Spielfilmen wie „Die Geschichte des Jungen, der geküsst werden wollte“ von Philippe Harel (1994), „Le Plus Bel Age…“ von Didier Haudepin (1995) und „Liebe, etc.“ von Marion Vernoux (1996).

1997 feierte Sylvie Testud in Deutschland mit dem Film „Jenseits des Schweigens“ von Caroline Link ihren ersten großen Kinoerfolg. Für die Rolle lernte sie Deutsch, Klarinette und Gebärdensprache. Sie wurde mit dem Deutschen Filmpreis (dem deutschen Pendant zum César) als beste Hauptdarstellerin ausgezeichnet. 1998 spielte sie ihre erste große Rolle im französischen Kino und feierte in Frankreich große Erfolge mit der Rolle der Béa in „Karnaval“, dem ersten Spielfilm von Thomas Vincent. Für diese Leistung wurde sie für den César als beste Nachwuchsschauspielerin nominiert und mit dem Michael-Simon-Preis ausgezeichnet. Anschließend begann sie eine bedeutende Schauspielkarriere mit einer Vorliebe für Autorenfilme.