Formée au Conservatoire National Supérieur d'Art Dramatique de Paris dans les classes de Georges Werler, Stuart Seide et Daniel Mesguich, Cécile Sanz de Alba collabore avec Jean-Louis Thamin au Centre Dramatique National de Bordeaux : Pièces en un acte de Tchekhov en 2000, Le Garçon girafe de Christophe Pellet en 2003. Elle joue Araminte dans Les Fausses Confidences de Marivaux, rôle pour lequel elle est nominée aux Molières 2005 en tant que "révélation théâtrale". Elle a joué également sous la direction de Niels Arestrup, Simon Eine (Amphitryon de Molière) ainsi que Jacques Rampal au Théâtre du Gymnase.
Au cinéma, elle tourne avec Manuel de Olivera (
Voyage au début du monde ;
Le Val Abraham), Nelly Kaplan (
Plaisir d'amour), Jean-François Ferrillon (L'Etrangère, Divines Amours). Elle travaille aussi pour la télévision notamment avec Caroline Huppert, Pierre Boutron et plus récemment avec Denis Berry.
Elle a mis en scène Les Noces de Figaro après avoir joué, en 2006, dans L'Empire du tigre de Gérard Marx.
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