Attrice. Mentre studia recitazione al Conservatorio di Rue Blanche, nel 1949 inizia a esibirsi con lo pseudonimo di Annie Girard nei cabaret di Montmartre e sui palcoscenici dei teatri di rivista parigini con la compagnia di Robert Dhéry. Nel 1954, appena diplomata, viene scritturata dalla Comédie Française e nel 1956 la sua interpretazione in "La machine àécrire", a fianco di Robert Hirsch, le fa raccogliere le lodi entusiastiche di Jean Cocteu. Nei primi anni della sua carriera alterna al teatro numerose apparizioni radiofoniche e televisive, finché nel 1956 debutta sul grande schermo in "Treize à table" di André Hunebelle, vincendo il Prix Suzanne Bianchetti. Nel 1960 arriva in Italia per interpretare Nadia, la donna che accende la rivalità tra Rocco/Alain Delon e suo fratello maggiore Simone/Renato Salvatori, in "Rocco e i suoi fratelli" di Luchino Visconti. Il film ottiene un clamoroso successo e segna un punto di svolta nella sua carriera e nella sua vita sentimentale: sul set, infatti, si innamora di Renato Salvatori e lo sposa due anni dopo. La loro storia d'amore è destinata a durare soltanto pochi anni, ma i due decidono di non sancire mai legalmente la loro separazione. Nel 1963 è sul set di "I compagni" di Mario Monicelli, mentre l'anno successivo Marco Ferreri la sceglie per "La donna scimmia". Nel 1965 la sua interpretazione di Kay Larsi in "Tre camere a Manhattan" le vale la Coppa Volpi come migliore interprete femminile alla Mostra del Cinema di Venezia. Nel corso degli anni Settanta è al fianco di Claude Jade e Jean Rochefort in "La divorziata" di Serge Korber, è accanto a Isabelle Adjani in "Lo schiaffo" di Claude Pinoteau e nel 1977 le viene assegnato il premio César come migliore attrice per "Il caso del dottor Gailland"(1976) di Jean-Louis Bertucelli. Negli ultimi decenni le interpretazioni degne di rilievo diminuiscono e nel 1989 Annie racconta la sua vita nell'autobiografia "Vivre d'aimer". Nel 1992 è Presidente di Giuria al Festival di Berlino, nel 1995 è nel cast di "I miserabili" di Claude Lelouche mentre nel 2002 si vede assegnare il César come migliore attrice non protagonista per il suo ruolo in "La pianista"(2000) di Michael Haneke, con cui collabora di nuovo quattro anni dopo per "Caché - Niente da nascondere". Nel 2006 le viene diagnosticato il Morbo di Alzheimer, ma la notizia viene diffusa soltanto l'anno successivo dal periodico "Paris Match". Nello stesso anno il documentario "Annie Girardot, ainsi va la vie" di Nicolas Baulieu e il libro "La Memoire de ma mere", scritto da sua figlia Giulia, nata dall'amore con Renato Salvatori, descrivono la malattia e i retroscena degli ultimi film, durante i quali dimenticava sempre più spesso le battute. Muore all'età di 79 anni presso l'ospedale Lariboisièr, in cui era da tempo ricoverata.