Après des études à l'École française des attachés de presse,
Pauline Lefèvre travaille brièvement dans le marketing. C'est en 2005 qu'elle débute sa carrière à la télévision sur la chaîne Direct 8 en animant des jeux et des magazines d'actualité.
En 2008,
Pauline Lefèvre fait ses débuts sur les planches dans la comédie musicale
Les fils de tout en rejoignant le groupe M6, chaîne sur laquelle elle présente la météo. En Septembre, la jeune femme quitte la chaîne pour rejoindre les équipes du Grand Journal de Canal +.
Forte de la popularité de la quotidienne,
Pauline Lefèvre se fait remarquer pour ses talents de comédienne et est choisie par Patrice Leconte en 2010 (alors que son contrat pour la chaîne n'est pas renouvelé) pour interpréter Pauline, jeune femme sans complexes dans le drame sentimental
Voir La Mer. Marquant ainsi ses premiers pas au cinéma.