Tosielämässäkin parin muodostanut kaksikko, lapsenääniseksi tyyli-ikoniksi noussut[2] Birkin jaSerge Gainsbourg, levytti vuonna 1969 Gainsbourgin säveltämän laulun ”Je t'aime... moi non plus”, joka aiheutti skandaalin seksuaalisella suorasukaisuudellaan. Kappaleen radioesittäminen kiellettiin muun muassa Italiassa, Ruotsissa ja Espanjassa, ja siitä tuli kaupallinen menestys.[3]
Birkinin myöhempi musiikkituotanto ei yltänyt aiemman kaltaiseen suosioon. Birkin levytti kuitenkin tasaisin väliajoin uusia albumeita ja 2000-luvulla hän sävelsi albumin ja ohjannut elokuvan.
Birkin näytteli lukuisissa elokuvissa ja häntä on pidetty ilmaisukykyisenä näyttelijänä. Hänen filmidebyyttinsä oli 19-vuotiaana tehty rooli filmissäTemppu - ja miten se tehdään (The Knack...and How to Get It, 1965). Tunnetuimpia hänen elokuviaan ovat Jacques DoilloninLa fille prodigue (1981) jaLa pirate (1984) sekä Bertrand TavernierinDaddy Nostalgie (1990). Hänet nähtiin myös Agatha Christien romaaneihin perustuvissa elokuvissaRikos auringon alla (1982) jaKuolema Niilillä (1978).[4] Parhaan naispääosan palkinnon hän sai elokuvistaDust (1985, palkittuVenetsian elokuvajuhlilla 1985) jaWhoever Was Using This Bed (2016, palkittu Chicagon elokuvajuhlilla 2017). Lisäksi oli useita palkintoehdokkuuksia.