Después de pasar su infancia en Italia, Philippine Leroy-Beaulieu se fue a París a los 16 años para estudiar teatro en contra del consejo de sus padres, especialmente el de su padre, el actor Philippe Leroy-Beaulieu, quien trató especialmente de evitar que siguiera esa carrera pero no tuvo éxito. Después de aparecer en teatro, Philippine debutó en la pantalla en la película Surprise Party (1983) de Roger Vadim. En 1985, interpretó su primer papel importante en la pantalla, actuando como la madre angustiada en Three Men and a Cradle, papel por el que obtuvo una nominación al Premio César a la actriz más prometedora. El éxito de esta comedia ayudó a su carrera cinematográfica y a conseguir una serie de papeles en películas importantes como The Possessed (1988) de Andrzej Wajda y La Révolution française de Robert Enrico y Richard T. Heffron. Además, protagonizó la película francesa Natalia, que se proyectó en el Festival de Cine de Cannes de 1988. En 2020 forma parte del elenco de Emily en Paris, una serie de estadounidense creada por Darren Star de Netflix en la que una mujer estadounidense del Medio Oeste, que se muda a París en busca de una oportunidad laboral, experimenta el choque de culturas.