Narodila se 27. června 1955 v Paříži, Francie. Vyrůstala ve smíšené arabsko-německé rodině na pařížském předměstí. Studovala biologii na Lyceé de Courbevoie a ochotnicky se věnovala divadlu. Jako 14-letá si zahrála děvku Rose, o její přátelství s černošským chlapcem vypráví komedie Umouněnec (režie B. T. Michel).

V roce 1973 se stala členkou pařížského divadla Comédie Francaise, kde v režii Raymonda Rouleaua slavila úspěch jako Anežka v Moliérově Škole a jako hrdinka pohádkové hry Jeana Giraudoxa Ondina.

Do mezinárodního podvědomí se však zapsala až úkolem nešťastně zamilované dcery Victora Huga, za její ztvárnění v melodrama Příběh Adély H. (režie F. Truffaut) byla nominována na Oscara 1975 a získala Donatellova Davida 1976.

Držitelkou Césara 1983 se stala díky výkonu, jaký podala v roli provokativní krásné děvky Elaine alias Elle, která svého milence (Alain Souchon) využije jako nástroje pomsty, v psychothrilleru Vražedné léto (režie J. Becker).

V říjnu 2000 se představila na jevišti pařížského divadla Marigny jako Marquerite Gautierová v dramatu Dumasova románu Dáma s kaméliemi. V roce 1983 nahrála hudební album s titulní skladbou Pull Marine.

Po nepříliš úspěšných filmech Lungt ta a Toxic affair přitáhla na sebe opět pozornost historickým dramatem Královna Margot, která získala 5 Caesarův z 12 nominací a film byl také nominováni na Oscara a Zlatý glóbus.

Z pětiletého vztahu s hercem Danielem Day-Lewisem má syna Gabriela-Kanea (nar. 1995).

V roce 2002 oznámila zasnoubení ze slavným hudebníkem Jeanem Michelem-Jarre, které však o dva roky později zrušila.

Isabelle Adjani byla zatím dvakrát nominována na Oscara a sedmkrát na Césara, přičemž se jí podařilo získat čtyřikrát za filmy Possession (1981), Vražedné léto (1983), Camille Claudelová (1988) aKrálovna Margot (1994). I přesto, že už má po padesátce ji její krajané zvolili za jednu z nejkrásnějších Francouzek.