Fille du dramaturge Victor Haïm, Mathilda May obtient le Premier Prix du Conservatoire National de danse de Paris en 1983. Elle se fait alors repérer par un agent et décroche son premier contrat d'actrice en interprétant un rôle dans Nemo (1984), film adaptaté de la BD de Winsor McCay.Les années 1980 la consacre comme véritable sex-symbol. Si on la voit d'abord dans des comédies comme Les Rois du gag, on la retrouve plus tard dans des univers plus sombres notamment créés par Claude Chabrol, comme dans Le cri du hibou. Sa participation au film vaut à Mathilda May un César du Meilleur espoir en 1988. L'année suivante elle remporte le prix Romy Schneider. Dans sa belle lancée elle franchit La Passerelle avec Pierre Arditi, puis illustre ses talents de danseuse et de chanteuse face à Yves Montand dans Trois places pour le 26 de Jacques Demy. Séduit par son incroyable sex appeal, Michel Deville la choisit pour incarner un objet de fantasme dans Toutes peines confondues en 1992. On la retrouve ensuite dans des long-métrages comme La lune et le téton avec Gérard Darmon, Isabelle Eberhardt, Le Cri de la roche de Werner Herzog avant de prêter sa voix à Pocahontas (1995) dans le dessin animé signé Disney. Hollywood lui fait de l'oeil ; en 1997 elle devient la partenaire de Bruce Willis dans Le Chacal. Après quelques années d'exil loin des plateaux, Claude Chabrol lui confie un rôle dans La Fille coupée en deux en 2007.
