Bérénice Marlohe urodziła się w 1979 roku w Paryżu. Matka, nauczycielka jest Francuzką, ojciec, z zawodu lekarz, ma kambodżańskie i chińskie korzenie (do Europy przyjechał w czasie studiów). Początkowo chciała zostać pianistką, przez 10 lat uczyła się w prestiżowym Konserwatorium Paryskim (Conservatoire de Paris).
Mimo niewątpliwej urody, wysoka brunetka nie miała szczęścia do ról w swojej ojczyźnie. Często słyszała, że nie wygląda jak typowa francuska aktorka (zasługa azjatyckich korzeni), stąd grywała zwykle niewielkie w serialach i produkcjach telewizyjnych.
Przełomem w karierze Bérénice okazał się rok 2012, kiedy zagrała Sévérine w "
Skyfall", 33. oficjalnej ekranizacji przygód agenta Jamesa Bonda.