Audrey Tautou nació el 9 de agosto de 1976 en Beaumont y recibió su nombre en honor a la actriz Audrey Hepburn. Su padre, Bernard Tautou, es odontólogo, y su madre, Evelyne Nuret, es maestra. Cuando Audrey terminó el bachillerato, sus padres le pagaron un curso de dos semanas en la escuela de teatro parisina «Cours Florent».

Audrey se graduó de la escuela de música en la clase de piano y oboe. Habla alemán, italiano y bien inglés.

Al ingresar a los cursos de actuación, Audrey decidió finalmente vincular su vida al teatro y al cine. Al mudarse a París, estudió, trabajó como secretaria y actuó en una serie de televisión en el canal TF1 sobre la detective Julie Lescaut.

Audrey Tautou interpretó su primer papel en la película para televisión «El corazón del objetivo» (1996), tras lo cual realizó varios papeles pequeños en telefilmes y series de televisión.