É uma atriz, roteirista e cineasta ítalo-francesa.

Nasceu em uma família rica de Turim. Filha de Alberto Bruni Tedeschi, um industrial e compositor clássico e Marisa Borini, atriz e pianista italiana. Aos nove anos mudou-se para Paris por medo de sequestro e, posteriormente, do terrorismo praticado pelo grupo Brigadas Vermelhas.

Em Nanterre, frequentou o curso de teatro na Ecole des Amandiers, onde conheceu Patrice Chéreau, que a ajudou a fazer sua estreia no cinema em 1987 com Hôtel de France, filme do qual Patrice era o diretor. Atuou em inúmeros filmes na Itália a partir de Storia di ragazzi e di ragazze de Pupi Avati, e ganhou duas vezes o Prêmio David di Donatello como Melhor Atriz, a primeira em 1996, pelo filme La seconda volta e em 1998 por La parola amore esiste, ambos dirigidos por Mimmo Calopresti.

Em 1993 atua em Les Gens normaux n'ont rien d'exceptionnel, dirigido por Laurence Ferreira Barbosa, o filme se torna um grande sucesso entre o público francês, e a atriz ganha o prêmio César de Melhor atriz revelação e também o prêmio de Melhor Atriz no Festival de Locarno.

Mas foi em França que sua carreira decolou a partir de 2000, com muitos papéis como protagonista, muitas vezes na pele de mulheres frágeis e atormentadas. É destaque sua atuação no filme 5x2, dirigido por François Ozon. Também participou de Munique, de Steven Spielberg.

Em 2003 fez sua estreia como diretora em La vita come viene, claramente autobiográfico, com o qual ganhou o Prêmio Louis-Delluc de Melhor Filme de Estreia. Em 2007, Bruni Tedeschi dirigiu Actrices, que ganhou o Prêmio Especial do Júri do Festival de Cannes daquele ano.

É irmã da modelo e ex-primeira-dama da França, Carla Bruni.