Es conocido internacionalmente por su papel como Étienne en La playa (2000)

• 1995: Fils unique, dirigida por Philippe Landoulsi (corto).
• 1997: Barracuda, dirigida por Philippe Haïm, Premio de interpretación del Festival de Saint-Jean-de-Luz.
• 1998: Sentimental Education, dirigida por C. S. Leigh.
• 1998: Ceux qui m'aiment prendront le train, dirigida por Patrice Chéreau.
• 1998: En plein cœur, dirigida por Pierre Jolivet, adaptación de la novela de Georges Simenon, En cas de malheur.
• 1999: Trait d'union, dirigida por Bruno García (corto).
• 1999: Je règle mon pas sur le pas de mon père, dirigida por Rémi Waterhouse.
• 2000: J'peux pas dormir..., dirigida por Guillaume Canet (corto).
• 2000: The Beach (La playa), dirigida por Danny Boyle.
• 2000: La Fidélité, dirigida por Andrzej Żuławski.
• 2000: The Day the Ponies Come Back, dirigida por Jerry Schatzberg.
• 2001: Les Morsures de l'aube, dirigida por Antoine de Caunes.
• 2001: Vidocq, dirigida por Pitof.
• 2002: Le Frère du guerrier, dirigida por Pierre Jolivet.
• 2002: Mille millièmes, dirigida por Rémi Waterhouse.
• 2002: Mon idole, dirigida por Guillaume Canet.
• 2003: Jeux d'enfants (Quiéreme si te atreves), dirigida por Yann Samuell.
• 2003: Les Clefs de bagnole, dirigida por Laurent Baffie (solo hace un cameo como sí mismo).
• 2004: Narco, dirigida por Tristan Aurouet y Gilles Lellouche.
• 2005: Joyeux Noël, dirigida por Christian Carion.
• 2005: Hell (El Infierno), dirigida por Danis Tanovic.
• 2005: Un ticket pour l'espace, dirigida por Éric Lartigau.
• 2006: Ne le dis à personne (No se lo digas a nadie), dirigida por Guillaume Canet.
• 2006: Cars (Voz francesa de Rayo McQueen).
• 2007: Ensemble, c'est tout (Juntos, nada más) dirigida por Claude Berri.
• 2007: Darling, dirigida por Christine Carrière.
• 2007: La Clef, dirigida por Guillaume Nicloux.
• 2008: Les Liens du sang, dirigida por Jacques Maillot.
• 2009: The Last Flight, dirigida por Karim Drid.
• 2009: Espion(s), dirigida por Nicolas Saada.
• 2011: Une vie meilleure, dirigida por Cédric Khan.
• 2011: La guerre des boutons (La guerra de los botones), dirigida por Christophe Barratier.
• 2011: Last Night, dirigida por Massy Tadjedin
• 2012 : The Players.
• 2013 : Jappeloup.
• 2013 : Turning Tide.
• 2014 : In the Name of My Daughter.
• 2014 : Next Time I'll Aim for the Heart.
• 2015 : The Program.
• 2015 : Minions.
• 2016 : Arctic Heart.
• 2016 : Cézanne and I.
• 2016 : El asedio de Jadotville.
• 2017 : Rock'n Roll (Cosas de la edad).
• 2017 : Perdido.
• 2018 : El gran baño.
• 2018 : L'amour est une fête.
• 2018 : Dobles vidas.
• 2019 : La belle époque.
• 2019 : Au nom de la terre.
• 2021 : Lui.
• 2023 : Jugando con fuego.
• 2023 : Fuera de temporada.
• 2023 : Astérix y Obélix y el reino medio.
• 2023 : Lluvia ácida.
• 2025 : Ad Vitam.

• 1996: Sans regrets (corto)
• 1998: Je taim (corto)
• 2000: Scénarios sur la drogue (corto)
• 2000: J'peux pas dormir (corto)
• 2002: Mon idole
• 2006: Ne le dis à personne (No se lo digas a nadie).
• 2010: Les petits mouchoirs (Pequeñas mentiras sin importancia)
• 2013: Blood Ties
• 2017: Rock'n'Roll (Cosas de la edad)
• 2019: Nous finirons ensemble (Pequeñas mentiras para estar juntos)
• 2021: Lui
• 2023: Astérix y Obélix y el reino medio.

Ha ganado el Premio César como mejor director en 2007 por la película Ne le dis à personne (No se lo digas a nadie), basada en la novela de Harlan Coben.

Comenzó una relación en 1999 con la modelo y actriz alemana Diane Kruger. Se casaron el 1 de septiembre de 2001, para divorciarse cinco años más tarde, en 2006. Desde 2007 está casado con la actriz francesa Marion Cotillard. Tienen dos hijos.

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• Guillaume Canet en Internet Movie Database (en inglés).
• Sitio oficial.