Gli esordi
Nata a Parigi nel 1982, Cécile Cassel é la figlia dell'attore Jean-Pierre Cassel e di una giornalista. Vincent Cassel é suo fratello dalla parte del padre. La bella Cécile debutta a teatro nella Compagnie des Sales Gosses. Sullo schermo appare a 18 anni in Le grand patron, serie televisiva francese. Bisogna aspettare il 2002 per rivederla accanto a Vahina Giocante in Vivante dove interpreta Isa. Appare poi ne La bande du Drugstore di François Armanet.

Una carriera internazionale
Cécile si fa conoscere dal pubblico americano grazie a un accento inglese impeccabile. Interpreterà una parte nell'ultimo episodio di Sex and The City nel 2004 (ambientato a Parigi) e poi in Gioco di donna (2005) accanto a Penelope Cruz e Charlize Theron. Appare poi nella commedia Ma vie en l'air (2005) di Remi Bezançon. Nel 2007 Eric Rohmer la vuole per la parte di Léonide ne Gli amori di Astra e Celadon mentre nel 2008 le viene affidata la parte di Victoire nel telefilm Clara Sheller. Bezançon le offre un altro ruolo nel 2008 in Le premiers jours du reste de ta vie, mentre appare subito dopo nella versione televisiva di Coco Chanel (2008) con Barbara Bobulova, dove interpreta Gabrielle Dorziat. Nel 2009 inizia a collaborare per l'Italia, nella commedia leggerina di Fausto Brizzi, Ex. Interpreterà dunque Beatrice nel piccolo kolossal di Renzo Martinelli con Rutger Hauer, Barbarossa, sull'omonimo imperatore del Sacro Romano Impero.