Regista, sceneggiatrice e attrice di commedie francesi.
Nata da una famiglia ebrea originaria della Tunisia, padre psicanalista e madre esperta di marketing, si trasferisce a Parigi all'età di otto anni. Pur non avendo nessun contatto con il cinema, i genitori le trasmettono la passione per la scrittura e fin da giovanissima comincia a scrivere.
Nell'adolescenza scopre la passione per la commedia e si avvicina al teatro: a 15 anni si iscrive al Cours Florent, scuola indipendente di Parigi per la formazione attoriale e nel 1984 segue il corso d'arte drammatica al Teatro des Amandiers de Nanterre.
Il suo primo ruolo cinematografico arriva proprio grazie al direttore del teatro, Patrice Chéreau che la nota e le offre un ruolo, nel film Hôtel de France.
Qui conosce il futuro compagno Jean-Pierre Bacri, con il quale scriverà a quattro mani, Cuisine et dépendances, adattamento di una pièce teatrale e prima di tante collaborazioni tra i due.
Nel 1994 Alais Resnais sceglie la coppia per un adattamento cinematografico della serie in otto parti "Intimate Exchanges" di Alan Aykbourn, intitolato Smoking/No Smoking, che vale ai due un César per la migliore sceneggiatura.
Nonostante l'apprezzamento degli addetti ai lavori, il grande pubblico scopre il lavoro dei due sceneggiatori solo due anni dopo, grazie al film Aria di famiglia che li vede anche attori e vale un altro César. Il loro talento ironico, la capacità di osservazione e la critica sociale disincantata hanno ormai varcato il confine del grande pubblico.
Nel 1997 arriva una nuova collaborazione con Alain Resnais nel film Parole, parole, parole..., commedia su un intreccio di relazioni amorose, nel quale lei interpreta il personaggio di Camille Lalande, che le vale il primo César anche come interprete.
Agnès si separa poi professionalmente dal compagno e interpreta da sola Le Cousin di Alain Corneau e nel 1999 Une femme d'extérieur diretto da Christophe Blanc.
La riconciliazione tra i due coinciderà però con la strada di maggior successo: nel 1999 Agnès decide di passare dietro la telecamera e dirige e interpreta Il gusto degli altri, commedia amara sulle difficoltà nelle relazioni e sull'assenza di cultura, causa di ironia ma anche di riflessione. Inizia così una profonda riflessione sulle difficoltà nei rapporti umani e sul modo in cui ognuno vede gli altri che l'accompagnerà per tutti i suoi lavori futuri. La sua opera prima le regala non solo quattro César, tra cui quello come miglior film, ma anche una nomination agli Oscar come Miglior film straniero e registra 4 milioni di spettatori.
Nel 2000 diretta da Christophe Blanc nel film Une femme d'extérieur, interpreta Françoise, una donna che dopo il divorzio, rimasta con i suoi tre figli e con un lavoro da infermiera, ricerca una libertà esasperata finendo in una casa di cura.
Subito dopo decide di accettare un ruolo nel film in costume di Laurent Bouhnik, 24 ore nella vita di una donna, insieme a Michel Serrault e Bérénice Bejo.
Nel 2004 vede la luce il suo secondo film Così fan tutti, in cui Jean-Pierre Bacri interpreta il protagonista, uno scrittore famoso risposatosi con una ragazza coetanea della figlia e in lotta con il suo aspetto fisico a causa della disapprovazione del padre. Il film, presentato a Cannes, vince il premio come miglior sceneggiatura.
Artista completa, e allieva da cantante lirica fin da bambina, pubblica nel 2006 il suo primo album ispirato da ritmi e sonorità latine Canta.
Per vedere il suo terzo lavoro, bisogna aspettare il 2008, quando esce Parlez-moi de la pluie, che la vede ancora una volta regista e attrice, in una storia di femminismo originale e connotato da una riflessione profonda.
Nel 2012 recita nel film di Carine Tardieu, The Dandelions, che racconta la voglia di libertà di una bambina soffocata dall'affetto dei genitori. Nel 2013, scrive, con l'immancabile compagno Jean-Pierre Bacri, interpreta e dirige Quando meno te lo aspetti nel quale esplora gli sconvolgimenti di un mondo adulto ancora condizionato da modelli tanto fiabeschi quanto ormai antiquati.