Alexandra Paulette Mathilde Lamy naît le à Villecresnes dans le Val-de-Marne. En 1990, Alexandra Lamy suit les cours du conservatoire de Nîmes dans le Gard.
Elle a une sœur cadette, Audrey Lamy, également comédienne. Elle est cousine de François Lamy.
En 1995, Alexandra Lamy décroche son premier rôle dans une publicité réalisée par Patrice Leconte. La même année, elle fait une apparition dans La Croisière foll’amour. Elle devient célèbre grâce à la série télévisée à succès Un gars, une fille, diffusée sur France 2, qui compte 486 épisodes d’octobre 1999 à juin 2003, et où elle est la partenaire de Jean Dujardin. Ils interprètent les personnages nommés comme eux Jean et Alexandra, dite Alex, alias Chouchou (elle) et Loulou (lui), puis sont devenus un couple dans la vie comme sur scène.
À la fin de la série, elle multiplie les projets.
Elle passe sur les planches, et reçoit une nomination aux Molières 2004, dans la catégorie Révélation théâtrale féminine, pour son rôle dans Théorbe. Elle fait aussi des apparitions dans la shortcom Palizzi, et prête sa voix à Rose McGowan dans Grindhouse (2007).
Au cinéma, ses deux premiers essais ne sont pas concluants : elle joue dans deux films portés par une autre vedette de la télévision, Bruno Solo. Mais Rien que du bonheur (2003) et Livraison à domicile (2003) passent inaperçus.
Elle rejoint des comédies populaires : L’Antidote (2005), de Vincent De Brus, est un flop. Tout comme la comédie romantique Au suivant ! (2005), de Jeanne Biras, dont elle tient le rôle principal, et la satire Vive la vie (2005), d’Yves Fajnberg.
Elle poursuit dans une veine romantique : On va s’aimer (2006), d’Ivan Calbérac; Cherche fiancé tous frais payés (2007); et le musical Modern Love (2008). Les films passent inaperçus, même si ce dernier, écrit et réalisé par Stéphane Kazandjian, connaît un succès confidentiel.
En 2010, elle apparaît dans la publicité exposant le jeu vidéo Wii Fit Plus.
Si Les Infidèles connaît un joli succès, les autres films passent inaperçus. La même année, elle revient à la télévision pour réaliser un reportage sur l’histiocytose diffusé dans l’émission Envoyé spécial, programmée le 19 avril 2012 sur France 2.
Elle alterne comédie de bande Jamais le premier soir (2014), avec Mélanie Doutey et Julie Ferrier et drame, avec De toutes nos forces (2013), de Nils Tavernier.
L’année 2015 est quant à elle marquée par sa participation à la grosse comédie Bis (2015), de Dominique Farrugia, où elle donne la réplique aux stars du genre, Franck Dubosc et Kad Merad. Mais elle fait surtout son grand retour à la télévision avec la mini-série Une chance de trop, adaptation du roman d’Harlan Coben, qui lui vaut même le prix de la meilleure interprétation féminine, au Festival de la fiction TV de La Rochelle 2015. Elle fait partie du jury du 26ème Festival du film britannique de Dinard, présidé par Jean Rochefort.
Le réalisateur Éric Lavaine la choisit pour interprète principale de ses deux derniers films : Retour chez ma mère (2016), et L’Embarras du choix (2017). Elle joue le rôle de “Florence” dans Tout le monde debout (2018) avec Elsa Zylberstein, Timur Sibatov et réalisé par Franck Dubosc.
Alexandra Lamy est la sœur aînée de l’actrice et humoriste Audrey Lamy, et la cousine de l’homme politique socialiste François Lamy.
Alexandra a été la compagne de l’acteur suisse, Thomas Jouannet, de 1995 à 2003. Ensemble, ils ont eu une fille, Chloé Jouannet (née le ), qui est également actrice.
En 2003, Alexandra devient la compagne de l’acteur Jean Dujardin rencontré sur le tournage de la série Un gars, une fille. Ils se sont mariés le 25 juillet 2009 à Anduze. Le 12 novembre 2013, Jean Dujardin a annoncé leur séparation sur BFM TV. Leur divorce a été prononcé en décembre 2014.
En octobre 2013, Alexandra a déclaré qu’elle vit désormais à Londres, avec sa fille.
Elle est très proche de l’actrice Mélanie Doutey, rencontrée sur le tournage du film On va s’aimer (2006) d’Ivan Calbérac.
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