Nata a Montreal, inizia la carriera di attrice nei primi anni Novanta, raggiungendo il successo con la parte da protagonista del pluripremiato "Maelström" (2000, di Denis Villeneuve). Due dei maggiori registi canadesi la fanno poi conoscere nel mondo: Atom Egoyan con "Ararat" (2002) e Denys Arcand con il celeberrimo "Le invasioni barbariche" (2003), che fa ottenere a Marie-Josée Croze la Palma d’Oro a Cannes come miglior interprete. Lavora quindi con Steven Spielberg in "Munich" (2005), con Guillaume Canet in "Non dirlo a nessuno" (2006), dove è a fianco di François Cluzet, e con Julian Schnabel per "Lo scafandro e la farfalla" (2007). Tra i suoi ultimi film ricordiamo "Liberté" (2010) di Tony Gatlif, "Tre destini, un solo amore" (2010) di Nicole Garcia, "Un illustre inconnu" (2014, con Mathieu Kassowitz) e l’ultimo film di Denys Arcand, "Le règne de la beauté" (2014). Il prossimo anno sarà protagonista insieme a Roman Polanski e Connie Nielsen della coproduzione italo-francese "Le Confessioni", per la regia di Roberto Andò.