Leatitia Casta ha iniziato la sua carriera come top model. Il suo primo film è stato Asterix et Obelix contre Cesare, diretto da C. Zidi (nel 1999). Dopo questa prima esperienza, la rivediamo sul grande schermo in La bicyclette bleue, diretto da T. Binisti, e Gitano, diretto da M. Palacios. All'inizio degli anni 2000, è stata una delle protagoniste di diversi film, come Les Ames Fortes di R. Ruiz, dove interpreta il ruolo di Thérèse (2001), Errance di D. Odoul (2002), Luisa Sanfelice dei Fratelli Taviani (2004) e Le Grand Appartement di P. Thos (2006). Nel 2006 ha effettuato il suo primo doppiaggio per il film Le petit monde de Charlotte, diretto da G. Winick. Nello stesso anno ha lavorato anche al cortometraggio La Deraison du Louvre, diretto da A. Leccia. Il 2008 è stato un anno fortunato per Laetitia Casta. Ha girato La jeune fille et les loups, diretto da G. Legrand (2008), e successivamente ha recitato in Nes en 68, diretto da O. Ducastel e J. Martineau. Inoltre, ha ricevuto il premio Swann d'Or de la meilleure actrice al Festival du Film de Cabourg. A questi sono seguiti diversi progetti per il grande schermo in cui è stata coinvolta: Fleurs dans le miroir, lune dans l'eau diretto da F.Lunel (2009), Gainsbourg (vie héroïque) diretto da J.Sfar (2009), Visages diretto da T.Ming-liang (2009), Yves Saint Laurent-L'amour fou diretto da P. Thoretton (2011), The Island, regia di K.Kalev (2011), Derriere les murs, regia di J. Lacombe, P. Sid (2011), La guerre des boutons, regia di C. Barratier (2011) Do not disturb, regia di Y. Attal (2012), La frode, regia di N. Jarecki (2012), Une histoire d'amour, regia di H. Fillieres (2013), Sous les jupes des filles, regia di A.Dana (2014), Des lendemains qui chantent, regia di N.Castro (2014), Una donna per amica regia di G.Veronesi (2014), Parallelamente, è stata impegnata nel doppiaggio dei cartoni animati Rio 1 (2011) e Rio 2 (2014), diretti da C. Saldanha. Inoltre, Laetitia Casta ha recitato in diversi videoclip come Gourmandises (una canzone di Alizée) diretto da N.Hidiriglou (2001). Nel 2010 ha partecipato al videoclip della canzone Te Amo di Rihanna, diretto da A. Mandler. È stata presente anche in Baby Did a Bad Bad Thing, cantata da Chris Isaak e diretta da H. Ritts (2013). Nel 2015, l'attrice si è avvicinata al mondo della televisione con il film TV diretto da A. Selignac, Une Passion Coupable, in cui ha interpretato il ruolo di protagonista. Nel 2016 ha diretto il suo primo cortometraggio: En moi. Dopo questa prima esperienza, abbiamo potuto ammirarla nuovamente sul grande schermo nei film Facteur cheval, diretto da N. Tavernier (2017), Un homme fidèle, diretto da L. Garrel, e Le milieu de l'horizon, diretto da D. Lehericey (2019). Il 2020 è stato un anno ricco di opportunità. È stata impegnata sul set di due serie: L'ile, diretta da J. Trousselier, dove ha interpretato il ruolo di Théa. Ha fatto parte anche del cast di La flamme di Johnathan Cohen. Nello stesso anno è al cinema con Selon la police, diretto da F. Videau; Lui, diretto da G. Canet; e Feminicides, diretto da L. de Foucher. A questi seguono una serie di lungometraggi per il cinema: La croisade, diretto da Louis Garrel (2021), Le consentement, diretto da V. Filho (2022), e Le bonheur est pour demain, diretto da B. Sy (2022). Coma B.Bonello(2022). Più recentemente, ha preso parte a Una Storia Nera, diretto da L. d'Agostini.