À quatorze ans, Béatrice Dalle quitte le Mans, ville où elle a grandi, pour rejoindre Paris. Devenue une icône anonyme du milieu punk, elle est repérée par un photographe qui la fait poser pour la une du magazine Photo. Le cliché intéresse l'agent d'artistes Dominique Besnehard ; ce dernier lui propose, en 1985, de donner la réplique à Jean-Hugues Anglade dans 37°2 le matin de Jean-Jacques Beineix. Dans le rôle de l'impétueuse Betty, elle contribue au succès public et international du film : sa carrière cinématographique est lancée.
Si, dans un premier temps, Béatrice Dalle fait essentiellement usage de son sex appeal (La Sorcière, Les Bois Noirs)2, elle parvient peu à peu à imposer son caractère entier à des réalisateurs de renom. Partenaire d'Isabelle Huppert en 1990 dans La Vengeance d'une femme, huis clos de Doillon, elle est ensuite demandée par les jeunes as du cinéma indépendant américain, comme Jarmusch ou Ferrara. L'actrice, dont la présence animale crève l'écran, devient une habituée des atmosphères sensuelles et tourmentées de Claire Denis, avec des films comme J'ai pas sommeil, Trouble Every Day (récit d'une passion cannibale qui secoue la Croisette en 2001), ou encore L'Intrus (2004).
Ne s'autorisant guère d'incursions dans des œuvres grand public (sinon La Belle histoire de Lelouch), elle avoue en 2004 dans Libération : « Je ne lis jamais les scénarios, je ne connais pas le casting d'un film avant de le choisir : la seule chose qui compte, c'est le metteur en scène qui me demande de le rejoindre. Je veux des fortes personnalités, c'est mon seul critère de choix. » Égérie du cinéma d'auteur (17 fois Cécile Cassard), elle tourne au Japon en 2001 dans l'expérimental H Story de Nobuhiro Suwa) et accepte volontiers des seconds rôles taillés à sa mesure (Le Temps du loup de Haneke, ou Clean d'Assayas).
En 2007, Béatrice Dalle est à l'affiche du polar Truands de Frédéric Schoendoerffer, puis du film d'horreur À l'intérieur (de Julien Maury et Alexandre Bustillo), où elle tient le rôle-choc d'une femme prête à tout pour arracher un enfant, sur le point de naître, du ventre de sa mère. En 2010, Béatrice jouera le rôle de Gloria dans le film Bye bye Blondie qui se déroulera à Nancy .