Noémie Merlant, 27 Kasım 1988'de Paris'te doğdu. Her iki ebeveyni de emlakçı olan Merlant, Nantes yakınlarındaki Rezé'de büyüdü. Profesyonel model olarak kariyerine başlayan Merlant, daha sonra Paris'teki Cours Florent oyunculuk okulunda eğitim aldı. Oyunculuk kariyerine adım attıktan sonra hızla yükselen Merlant, özellikle yetenekleriyle dikkat çeken bir isim oldu. 2016 yılında Merlant, Heaven Will Wait filmindeki rolüyle ilk büyük çıkışını yaptı ve Ümit Vadeden Kadın Oyuncu kategorisinde César Ödülü'ne aday gösterildi. 2019'da Portrait of a Lady on Fire filminde başrol oynadı ve bu performansıyla En İyi Kadın Oyuncu dalında Lumières Ödülü'ne layık gösterildi. Kendisine uluslararası alanda geniş bir hayran kitlesi kazandıran bu performansıyla, En İyi Kadın Oyuncu dalında César Ödülü'ne aday gösterildi. Merlant, 2020 yılında Zoé Wittock'un Jumbo ve Marie-Castille Mention-Schaar'ın A Good Man filmlerinde rol aldı. 2022'de, Todd Field'ın yönettiği Tár filminde Cate Blanchett'in canlandırdığı ünlü besteci ve orkestra şefinin müzisyen ve kişisel asistanı Francesca Lentini karakterini canlandırdı. 2023'te ise Audrey Diwan'ın yönettiği ikonik Emmanuelle serisinin yeniden yapımında başrol olarak kadroya dahil oldu. Merlant, oyunculuğun yanı sıra yönetmenlik de yapmaktadır. 2017 yılında Je suis #unebiche ve 2019'da Shakira adlı iki kısa film yönetti. 2021'de ilk uzun metraj yönetmenlik denemesi olan Mi Iubita Mon Amour filmi, Cannes Film Festivali'nde özel gösterim bölümünde seyircisi ile buluştu. 2024'te ise yönetmenliğini, senaristliğini ve başrolünü de üstlendiği  ikinci uzun metraj filmi The Balconettes, 77. Cannes Film Festivali'nde Geceyarısı Gösterimleri’nde prömiyer yaptı ve Queer Palm ödülü için yarıştı.