Caroline Cellier démarre sa carrière en 1963 à la fois sur les planchse dans différentes pièces, dont une aux côtés de Jacques Higelin. Elle arrive au cinéma en 1965 dans
La Tête Du Client de Jacques Poitrenaud, où elle croise des grands du cinéma français comme Michel Serrault, Francis Blanche ou Jean Poiret, qui deviendra son mari.
Elle joue en 1968 dans
La Vie, L'Amour, La Mort de Claude Lelouch. Un an plus tard, elle tourne sous la direction de Claude Chabrol dans
Que La Bête Meure avec Jean Yanne et Maurice Pialat.
Ne se donnant pas de limite, elle est à la fois à la télévision, au théâtre, au cinéma et tourne avec les plus grands de son époque. Elle obtient le César du meilleur second rôle féminin en 1985 pour
L'Année Des Méduses, et retrouve Claude Chabrol dans
Poulet Au Vinaigre.
En 1986, elle diversifie ses rôles, d’accro au jeu dans
Poker à escroc dans
Vent De Panique,
Caroline Cellier tourne aussi sous la direction de son mari dans son dernier film,
Le Zèbre.
A partir de 1997, elle se spécialise dans la comédie, dont
Didier d’Alain Chabat ou
Jean Philippe de Laurent Tuel. En 2010 elle tourne dans le raod movie de Benoit Pétré
Thelma, Louise Et Chantal, aux côtés de Catherine Jacob et Jane Birking.
