Etudiante en Lettres modernes et en cinéma, Noémie Lvovsky intègre en 1986 la Femis au département scénario, puis réalise deux courts-métrages avec Emmanuelle Devos, alors débutante : le très remarqué Dis-moi oui, dis-moi non (1989) puis Embrasse-moi. Elle collabore ensuite, comme scénariste, à deux réalisations de son camarade de promotion Arnaud Desplechin : La vie des morts (le moyen-métrage qui le révéle au public en 1991) et La sentinelle - pour lequel elle s'occupe également du casting, en 1992.

En 1993, Lvovsky signe son premier long-métrage, Oublie-moi, portrait d'une jeune femme tourmentée incarnée par Valeria Bruni Tedeschi. Après avoir travaillé avec Garrel sur le scénario du Coeur fantôme, elle tourne pour la série Les années lycée de Arte Petites, récit de l'amitié qui unit quatre adolescentes dans les années 70. Prolongement de ce téléfilm, avec vingt minutes supplémentaires, La vie ne me fait pas peur, son deuxième long, débordant d'énergie, lui vaut le Prix Jean-Vigo et le Léopard d'argent au Festival de Locarno en 1999.

Avec Les sentiments (2003), le cinéma de Noémie Lvovsky accueille des acteurs chevronnés (Baye, Bacri), sans trop perdre de sa fougue, salué par le prix Louis-Delluc 2003. Quatre ans après ce succès public, elle signe Faut que ça danse !, un portrait de famille qui mêle fantaisie et émotion, avec Jean-Pierre Marielle et Valeria Bruni Tedeschi.

En 2001, la cinéaste fait ses premiers pas de comédienne dans Ma femme est une actrice d'Yvan Attal : sa composition de soeur obsessionnelle lui vaut une nomination au César du Meilleur second rôle. Amoureuse transie dans France boutique, elle apparait dans des films de cinéastes-amis qui exploitent avec bonheur son tempérament comique : Desplechin (Rois et reine), Berri (L' Un reste, l'autre part) ou Bruni Tedeschi (Actrices).

En 2009, Noémie Lvovsky est à l'affiche du premier film de Gad Elmaleh, Coco, et apparaît dans l'un des succès surprises de l'année, Les beaux gosses, qui marque le passage derrière la caméra du créateur de BD Riad Sattouf: elle y campe la mère un peu trop envahissante d'un des deux héros. L'année suivante, elle joue à nouveau les seconds rôles savoureux dans Bus Palladium puis dans Ensemble, nous allons vivre une très, très grande histoire d'amour... de Pascal Thomas, avant de se tourner vers un registre plus dramatique avec Les mains libres de Brigitte Sy, et Présumé coupable aux côtés de Philippe Torreton, qui revient sur le drame de l'affaire d'Outreau, à travers le calvaire de son huissier.

En 2012, elle revient à la réalisation avec Camille redouble.

Filmographie :

1994	Oublie-moi
	Avec : Valeria Bruni Tedeschi (Nathalie), Emmanuelle Devos (Christelle), Laurent Grévill (Eric), Emmanuel Salinger (Antoine), Philippe Torreton (Fabrice), Olivier Pinalie (Denis) 1h35. Impatiente et parfois brutale, Nathalie est rejetée par celui qu'elle aime, Fabrice, tandis qu'elle fait souffrir Antoine, qui l'aime éperdument. Incapable d'accepter cet échec car elle perdrait tout ce qui l'anime, elle se jette à corps perdu dans une quête du bonheur entre amis et amants.
1999	La vie ne me fait pas peur
	Avec : Magalie Woch (Emilie), Julie-Marie Parmentier (Stella), Camille Rousselet (Marion), Ingrid Molinier (Inès), Valeria Bruni Tedeschi (la mère d'Emilie), Jean-Luc Bideau (le père d'Emilie). 1h51. Comment Inès, Stella, Marion et Emilie se rencontrent au lycée, se lient d'amitié et ne se quittent plus. Comment elles vivent en bande les années de leur adolescence...
2003	Les sentiments
	Avec : Jean-Pierre Bacri (Jacques), Nathalie Baye (Carole), Isabelle Carré (Edith), Melvil Poupaud (François). 1h34. Jacques, médecin, vit à la campagne avec sa femme Carole. Il est décidé à changer de vie, à accepter un poste fixe à l’hôpital. Son futur remplaçant, François, emménage avec son épouse Edith dans la maison juste à côté. Alors que Jacques fait découvrir les alentours et sa clientèle à François, Edith et Carole font connaissance et sympathisent rapidement.
2007	Faut que ça danse !
	Avec : Jean-Pierre Marielle (Salomon Bellinsky), Valeria Bruni Tedeschi (Sarah Bellinsky), Sabine Azéma (Violette). 1h40. Dans la famille Bellinsky : il y a Salomon le père, débordant de vie mais que le monde voudrait enterrer trop vite ; Geneviève la mère, qui peu à peu se laisse glisser dans une douce folie ; et Sarah leur fille coincée entre ses parents séparés, qui cherche patiemment à construire sa vie avec François son fiancé...
2012	Camille redouble
	Avec : Noémie Lvovsky (Camille Vaillant), Samir Guesmi (Eric), Judith Chemla (Josepha), India Hair (Alice), Julia Faure (Louise). 1h55. Camille a seize ans lorsqu’elle rencontre Eric. Ils s’aiment passionnément et Camille donne naissance à une fille… 25 ans plus tard : Eric quitte Camille pour une femme plus jeune. Le soir du 31 décembre, Camille se trouve soudain renvoyée dans son passé. Elle a de nouveau seize ans...
2017	Demain et tous les autres jours
	Avec : Luce Rodriguez (Mathilde), Noémie Lvovsky (La mère), Mathieu Amalric (Le père), Anaïs Demoustier (Mathilde adulte). 1h30. Mathilde a 9 ans. Ses parents sont séparés. Elle vit seule avec sa mère, une personne fragile à la frontière de la folie. C'est l'histoire d'un amour unique entre une fille et sa mère que le film nous raconte.
2022	La grande magie
	Avec : Denis Podalydès (Charles), Judith Chemla (Marta), Sergi López (Albert), Noémie Lvovsky. 1h50. France, les années 20. Dans un hôtel au bord de la mer, un spectacle de magie distrait les clients désœuvrés. Marta, une jeune femme malheureuse avec son mari jaloux, accepte de participer à un numéro de disparition et en profite pour disparaître pour de bon. Pour répondre au mari exigeant le retour de sa femme, le magicien lui met entre les mains une boîte en lui disant qu’elle est à l’intérieur. Cependant il ne doit l’ouvrir que s’il a absolument foi en elle, sous peine de la faire disparaître à jamais. Le doute s’installe alors chez Charles…