Maïwenn commence par des stages d'art dramatique auprès de Corinne Blue et Bob McAndrey avant de faire ses premiers pas au théâtre en 1979 dans « Hippolyte », dans une mise en scène d'Aurélien Recoing. Elle se produit ensuite dans « Yerma », « Hippolyte », sous la direction d'Antoine Vitez , « Ribeiro » de Daniel Mesguich, puis « Le terrier » et « Le triomphe de l'amour », avant d'être à nouveau dirigée par Mesguich dans « Lorenzaccio » en 1985. Elle a joué aussi dans « Une petite entaille » avant de connaître un vif succès avec son « One Maï Show », « Le Pois Chiche » en 2001.

Parallèlement à sa carrière théâtrale, elle fait ses débuts au cinéma dès 1983 dans L'Eté meurtrier de Jean Becker. Elle obtient le Prix d'interprétation du Festival de Brest avec Hélinat sans toi, court métrage de G. Ruquet, puis joue dans Lacenaire de Francis Girod avant de tenir son premier rôle principal dans La Gamine d'Hervé Pallud, face à Johnny Hallyday.

Elle est ensuite la Diva dans Le Cinquième élément de Luc Besson, puis tourne La Mécanique des femmes de Jerôme de Missolz, Le Marquis de Gilles Paquet-Brenner, et le thriller Haute tension d'Alexandre Aja, avec Cécile de France.

Elle sort en 2006 son premier film en tant que réalisatrice : Pardonnez-moi.