Sa carrière a débuté à l’âge de cinq ans avec le rôle de Paulette dans le film
Jeux Interdits réalisé par René Clément, le film obtiendra un immense succès et fera le tour du monde. Pourtant Brigitte Fossey ne souhaite pas devenir comédienne et préfère poursuivre ses études elle obtiendra 2 diplômes de philosophie.
Elle revient en 1966 dans le
Le Grand Meaulnes de Jean-Gabriel Albicocco où elle incarne un des rôles principaux du film et démarre ainsi une seconde et belle carrière. Avec ses rôles dans les années 1970, elle fut l’une des vedettes de sa génération.
En 1977 elle est nominée pour le César du meilleur second rôle féminin pour le film Le Bon Et Les Méchants du réalisateur Claude Lelouch. Puis elle est nominée pour le César de la meilleure actrice pour le film Les Enfants Du Placard du réalisateur Benoît Jacquot.
En 1980 elle eut un grand succès dans le rôle de Françoise Beretton, la douce mère de Sophie Marceau dans La Boum et La Boum 2 en 1982.
Dans les années 90, on la verra beaucoup plus à la télévision comme dans Le Châteaux Des Oliviers, Une Femme A Suivre . 
