С 9 лет проживает во Франции.
В актёрской школе Нантера ей преподавали Патрис Шеро и Пьер Романс. Первую роль Бруни-Тедески сыграла в фильме Шеро «Отель „Франция“». В 2003 г. дебютировала в качестве режиссёра с фильмом «Легче верблюду…». В 2004 г. входила в состав жюри Берлинского кинофестиваля.
С января 2007 по декабрь 2012 год состояла в связи с актёром Луи Гаррелем. Вместе они удочерили сенегальскую девочку, которой дали имя Селин. Бруни-Тедески и Гаррель сыграли вместе в ленте Бруни-Тедески «Сон предыдущей ночи» (2007), об актрисе, которая играет главную роль в постановке тургеневского «Месяца в деревне». Эта работа была удостоена специального приза жюри каннской программы «Особый взгляд». В 2013 году вышел полуавтобиографический фильм Бруни-Тедески «Замок в Италии», в котором Гаррель также исполнил роль её любовника.
