Camille Cottin est née le 1er décembre 1978 à Boulogne-Billancourt. Elle grandit dans une fratrie de trois frères et sœurs. Elle passe une partie de sa scolarité à Londres avant de revenir en France et d’obtenir une maîtrise d’anglais. Elle enseignera quelques années au collège et suit en parallèle des cours de théâtre et d’art dramatique. Durant plus de quinze ans, elle enchaîne les petits rôles au cinéma et dans des séries télévisées. Elle participe également à plusieurs pièces de théâtre. En 2009, elle rejoint la troupe à Palmade, un atelier de café-théâtre qui regroupe de nombreux jeunes acteurs qui présentent des sketchs. En 2012, elle obtient un rôle dans la série « Pep’s » diffusée sur TF1. Après une saison, elle rejoint finalement le rôle qui la fera connaître du grand public : « Connasse » sur Canal+. Des sketchs en caméra cachée de 70 épisodes qui rencontrent un véritable succès. En 2015, un film est même réalisé. Depuis, l’actrice cumule les rôles au cinéma et à la télévision. Après son personnage dans la série « Dix pour cent », en 2019 elle est à l’affiche de six films et la même année elle fonde une société de production féministe avec Shirley Kohn.
Après avoir gagné le cœur des Français, Camille Cottin séduit les Américains. En 2019, elle apparaît dans la série policière « Killing Eve » et en 2021 elle donne la réplique à Lady Gaga dans le biopic « House of Gucci ». La même année, elle est à l’affiche de « Stillwater » aux côtés de Matt Damon. Elle apparaît également aux côtés de George Clooney et Jean Dujardin dans la célèbre publicité Nespresso.
Côté vie privée, Camille Cottin est en couple avec un architecte, Benjamin Mahon, depuis 2005. Ensemble ils ont deux enfants : Léon Gabriel né en 2009 et Anna Paloma née en 2015.
L’actrice est engagée dans plusieurs causes. En 2018 elle participe au clip « De l’amour » aux côtés de 70 personnalités pour lutter contre l’homophobie. Elle milite également pour le droit des personnes réfugiées et migrantes. En 2015, elle signe une tribune dans le « JDD » et annonce reverser un de ses cachets à une association qui soutient les migrants. En 2023, elle visitait le navire de ravitaillement Ocean Viking de l’association SOS Méditerranée. Elle affiche aussi son fervent soutien à la cause féministe et LGBTQIA+.