Жюльет Бинош родилась в Париже в семье режиссёра, актёра и скульптора Жана-Мари Биноша и учительницы, актрисы и режиссёра Моник Иветт Сталенс. В подростковом возрасте она начала играть в школьных спектаклях, а в начале 1980-х присоединилась к театральной труппе, вместе с которой объездила Францию, Бельгию и Швейцарию. В 1983 году Жан-Люк Годар, увидев фотографию Бинош, добился встречи с ней и предложил ей одну из главных ролей в своей впоследствии скандальной драме «Приветствую тебя, Мария» (1985); по словам актрисы, она провела полгода на съёмочной площадке, однако её экранное время в итоговом фильме ограничивается несколькими сценами.
В 1985 году на Каннском кинофестивале состоялась премьера драмы «Свидание», в которой Бинош исполнила главную роль. Фильм получил награду за лучшую режиссуру, а 21-летняя актриса была признана открытием фестиваля. На несколько лет Бинош стала музой режиссёра Леоса Каракса, у которого сыграла главные роли в романтических драмах «Дурная кровь» (1986) и «Любовники с Нового моста» (1991). Второй из этих фильмов принёс ей награду Европейской киноакадемии за лучшую женскую роль. Тремя годами ранее актриса совершила свой англоязычный дебют в драме Филипа Кауфмана «Невыносимая лёгкость бытия», в которой сыграла вместе с Дэниелом Дэй-Льюисом. Фильм имел успех у зрителей и критиков и получил две номинации на «Оскар».
В 1992 году на экраны вышли два фильма с участием Бинош: экранизация «Грозового перевала» авторства Питера Космински и эротическая драма Луи Маля «Ущерб». Ни одна из картин не была встречена с большим энтузиазмом. В том же году Стивен Спилберг предложил Бинош роли в «Парке Юрского периода» и «Списке Шиндлера»; вместо этого актриса приняла главную роль в первой части трилогии Кшиштофа Кеслевского «Три цвета: Синий» (1993). За свою работу Бинош была признана лучшей актрисой на Венецианском кинофестивале и получила свой первый «Сезар» (после четырёх предшествовавших номинаций).
В 1995 году на экраны вышла историко-приключенческая драма «Гусар на крыше», в то время — самый дорогой проект в истории французского кинопроизводства. Фильм имел успех в мировом прокате и принёс Бинош ещё одну номинацию на «Сезар». Годом позже актриса стала обладательницей «Оскара», премии BAFTA, премии Европейской киноакадемии и «Серебряного медведя» Берлинского кинофестиваля за свою роль в эпической мелодраме «Английский пациент» (1996). В 1999 году Бинош исполнила роль писательницы Жорж Санд в высокобюджетной исторической мелодраме «Дети века».
В 2000 году на экранах появились три картины с участием Бинош, раскрывшие её талант с разных сторон: историческая драма Патриса Леконта «Вдова с острова Сен-Пьер», триллер Михаэля Ханеке «Код неизвестен» и мелодрама Лассе Хальстрема «Шоколад». Последний фильм принёс актрисе её вторую номинацию на «Оскар». В 2002 году Бинош сыграла с Жаном Рено в романтической комедии «История любви», а в 2004-м — с Сэмьюэлем Л. Джексоном в политической драме «В моей стране». Годом позже в Каннах состоялась премьера второго сотрудничества Бинош и Михаэля Ханеке — триллера «Скрытое», немедленно ставшего событием и собравшего несколько международных наград и номинаций. В том же году актриса исполнила главную роль в религиозной драме Абеля Феррары «Мария», получившей Гран-при Венецианского фестиваля.
В 2006 году Бинош сыграла одну из ролей в киноальманахе «Париж, я люблю тебя» и вновь объединилась с режиссёром «Английского пациента» Энтони Мингеллой на драме «Взлом с проникновением». Годом позже она сыграла со Стивом Кареллом в романтической комедийной драме «Влюбиться в невесту брата». В 2010 году Бинош была награждена на Каннском кинофестивале за свою роль в фильме Аббаса Киаростами «Заверенная копия», став, таким образом, первой актрисой в истории, получившей премии всех трёх главных европейских фестивалей. В последние годы актриса появилась в таких фильмах, как «Откровения», «Космополис» Дэвида Кроненберга и «Камилла Клодель 1915» Бруно Дюмона. На май 2014 года назначены премьеры двух новых лент с её участием: голливудского перезапуска «Годзиллы» и драмы Оливье Ассайаса «Зильс-Мария».
