C'est en 1986 que la carrière de Charlotte Valandrey démarre sur les chapeaux de roue. A seulement dix-sept ans, grâce à son inoubliable interprétation dans Rouge Baiser de Véra Belmont aux côtés de Lambert Wilson, elle est nommée aux César dans la catégorie du Meilleur espoir féminin et décroche l'Ours d'argent au Festival de Berlin.
Du coup, son regard d'acier et sa moue boudeuse la propulsent au rang des Sophie Marceau et autres jeunes actrices en devenir. Pressentie pour tourner Noce Blanche sous la direction de Bruno Cremer, le projet est annulé à la dernière minute. Finalement, la comédienne tournera Taxi Boy aux côtés de Richard Berry et Claude Brasseur.
En 1993, elle est de retour sur les planches dans Roméo et Jeannette de Jean Anouilh, et on la retrouve dans Les mains sales de Jean- Paul Sartre.
Après plusieurs longs-métrages comme Les Fous de Bassan, Fucking Fernand, Orlando, Toujours seuls, En compagnie d'Antonin Artaud et d'autres téléfilms, Charlotte rejoint Pierre Mondy et Bruno Madinier dans la série culte Les Cordier, juge et flic, où elle incarnera durant dix ans une journaliste de choc. Elle s'arrête momentanément suite à sa greffe du coeur pour reprendre le chemin des studios en 2006. Son grand retour au théâtre se fera en 2007 dans la comédie La Mémoire de l'eau.
En mars 2007, son livre ayant été vendu à plus de 280 000 exemplaires, la comédienne donne son aval à l'adaptation de L'Amour dans le sang sous la forme d'un téléfilm produit par Dominique Besnehard pour Mon Voisin Productions.
En 2009, elle tient le rôle de Marion dans Le siècle sera féminin ou ne sera pas...
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