Urodziła się wParyżu jako córka Emmy Augusty „Gusti” (z domu Schweinberger), niemieckiejkatoliczki zBawarii, i Mohammeda Cherifa Adjani,algierskiegoKabyla zKonstantyny – żołnierza stacjonującego pod koniecII wojny światowej wNiemczech[3][4]. Dorastała dwujęzycznie, mówiąc płynnie po francusku i niemiecku wGennevilliers, na północno-zachodnich przedmieściach Paryża, gdzie jej ojciec pracował w garażu. Po wygraniu szkolnego konkursu recytatorskiego, od 1967 Adjani w wieku 12 lat zaczęła występować w teatrze amatorskim. Pomyślnie zdała maturę w Lycee de Bourbevoie[5] i w 1976 studiowała na Uniwersytecie Vincennes[5]. Miała młodszego brata, Érica, który był fotografem; zmarł 25 grudnia 2010 w wieku 53 lat.
W wieku 14 lat po raz pierwszy trafiła na ekran w roli Rose, zakochanej w kolonijnym wychowawcy w komediodramacieMały uciekinier (Le Petit Bougnat, 1970) w reżyseriiBernarda Toublanc-Michela[6]. Po raz pierwszy zyskał sławę, gdy dołączyła doComédie-Française i w 1972 była chwalona za interpretację roli Anusi w komedii satyrycznejMolieraSzkoła żon[7]. Wkrótce jednak opuściła teatr, by rozpocząć karierę filmową[8].
Pod konieclat 70. jej dobra passa ustała. Jak wspominał w swojej książceAndrzej Żuławski, gdy zaproponował jej rolę wOpętaniu (Possession, 1981), Adjani, ze względu na swój trudny charakter, była w „totalnym dołku swej kariery”. –Nikt jej nie chciał, dlatego że już wtedy dawała się we znaki bardzo poważnie. Mieszkała na strychu kamienicy w Paryżu ze swoim małym synkiem i mężem. Mieszkanko jej pożyczył, tak zwane służbowe, w jakich gosposie domowe mieszkały we Francji pod dachami, aktorDonald Sutherland. I ona tkwiła w tym mieszkaniu, nikt jej nie chciał. Zagrała za związkowe minimum w filmie „Opętanie”, za grosze, i była bardzo szczęśliwa, że ją chcą, przez co była zdyscyplinowana i chciała dobrze wypaść – tłumaczył Żuławski[13]. Kręcony wBerlinie horror psychologicznyOpętanie uchodzi za jeden z największych filmowych skandali lat 80. Opowiada o Annie, która przechodzi załamanie nerwowe, nagle porzuca rodzinę i zostawia męża dla tajemniczej istoty gnieżdżącej się w opuszczonym mieszkaniu. Scena zbliżenia między kobietą a potworem nawet dziś uchodzi za jedną z najbardziej szokujących w historii kina[14]. W 1981 roku otrzymała podwójnąnagrodę za pierwszoplanową rolę kobiecą na34.Festiwalu Filmowym w Cannes jako Marya „Mado” Zelli w wyreżyserowanym przezJamesa Ivory’ego melodramacieKwartet (Quartet, 1981, prod.Merchant Ivory Productions) opartym na powieściJeana Rhysa i za rolę Annie wOpętaniu, za którą w 1982 odebrałaCezara dla najlepszej aktorki. Jako Eliane „Elle” Wieck, która pragnie pomścić dawny gwałt na swojej matce przez trzech mężczyzn w ekranizacji powieściSébastiena JaprisotaJedno śmiertelne lato (L’Été meurtrier, 1983) zdobyła drugiego Cezara.
W 1983 Adjani wydała francuski album popowyPull marine, napisany i wyprodukowany przezSerge’a Gainsbourga. Nagrała też teledysk do przebojowej tytułowej piosenki „Pull marine”[15], wyreżyserowany przezLuca Bessona.
Laureatką czwartego Cezara została po zagraniu roliMałgorzaty de Valois, znanej jako królowa Margot w kostiumowym dramacie historycznymPatrice ChéreauKrólowa Margot (La Reine Margot, 1994) na podstawie powieściKrólowa Margot (1845)Aleksandra Dumasa. Przewodniczyła jury konkursu głównego na50. MFF w Cannes (1997). Jako Sonia Bergerac, nauczycielka francuskiego w szkole średniej w niezbyt bezpiecznej dzielnicy, która bierze swoją klasę jako zakładnika, gdy przypadkowo strzela z pistoletu, który znalazła przy jednym ze swoich uczniów w dramaciePokolenie nienawiści (La journée de la jupe, 2009) otrzymała piątegoCezara.
W latach 1976–1981 związana była z francuskim reżyserem i operatorem filmowym Bruno Nuyttenem, z którym ma syna Barnabé’a Nuyttena (ur. 1979)[17]. W latach 1986–1987 romansowała zWarrenem Beatty[17]. W latach 1989–1994 była związana zDanielem Day-Lewisem, z którym ma syna Gabriela-Kane’a Day Lewisa (ur. 9 kwietnia 1995)[17]. Od stycznia 2002 do czerwca 2004 tworzyła związek z francuskim kompozytorem i muzykiemJeanem-Michelem Jarre’em[17]. W latach 2004–2008 spotykała się z neurochirurgiem Stéphane Delajoux[17].
