Nació el 6 de julio de 1980 en París, Francia.

Hija de Marlène Jobert, actriz francesa nacida en Argelia con ascendencia judía sefardí, y de Walter Green, un dentista sueco-francés. Tiene una hermana melliza, Johanne, que nació dos minutos después que ella. La actriz Marika Green es su tía y el cantante pop Elsa Lunghini, su primo hermano.

Desarrolló su interés por la egiptología tras visitar el Museo del Louvre a los siete años, Desde los 14, quiso ser actriz tras ver a Isabelle Adjani en L'Histoire d'Adèle H. Cursó estudios de teatro en París y Londres antes de asistir a la American University of Paris, institución de habla inglesa. También realizó estudios de piano y flauta.


Se subió por primera vez al escenario con la obra Jalousie en Trois Fax (2001) por la que fue nominada para un Premio Molière.

En el cine hizo su debut en la película The Dreamers (2003), dirigida por el italiano Bernardo Bertolucci, a pesar de que sus padres y su agente le recomendaran no participar al no estar conformes con algunas escenas. Después rodó Arsène Lupin (2004), dirigida por Jean-Paul Salomé. Recibió su primer papel destacado para interpretar a Sibila de Jerusalén en la película Kingdom of Heaven (2005), dirigida por Ridley Scott y en la que trabajó junto a Orlando Bloom y Liam Neeson. Encarnó a Vesper Lynd en la película Casino Royale (2006) trabajando con Daniel Craig (James Bond), con el que repitió en The Golden Compass (2007).

En 2011, encarnó a Morgana en la serie de televisión Camelot. En 2012, fue Angelique Bouchard en la película Dark Shadows, de Tim Burton. Encarnó a Artemisia I de Caria en 300: Rise of an Empire, estrenada el 7 de marzo de 2014, y fue Ava Lord, en Sin City 2: A Dame to Kill For, estrenada en agosto del mismo año. En 2016, volvió a ser dirigida por Tim Burton en Miss Peregrine's Home for Peculiar Children, película basada en la novela de Ransom Riggs. En 2017, rodó D'après une histoire vraie, película francesa dirigida por Roman Polanski y proyectada fuera de concurso en el Festival de Cannes 2017.

Además de su carrera como actriz, fue modelo para Montblanc, Breil, Armani, Lancôme, Heineken, y en 2007, se convirtió en la imagen del perfume de Christian Dior «Midnight Poison». En el mismo año fue galardonada con un Premios BAFTA Rising Star, y en 2015, con un Premio Empire Best Female Newcomer. Fue clasificada como la sexta estrella de cine más sexy de todos los tiempos por la revista Empire en el año 2007.


Declaró su interés por la taxidermia y la entomología.

Se relacionó con Marton Csokas, compañero de rodaje de Kingdom of Heaven, del que se separó en 2009 después de cuatro años juntos. *buscabiografias.com