| 2025 | A Vida dos Espelhos | — |
| 2022 | Belmondo l'incorrigible | — |
| 2021 | Morceaux de Cannes | — |
| 2019 | Claudia Cardinale, la créature du secret | Self (archive footage) (uncredited) |
| Nốt nhạc của Miles Davis | Self - Actress (archive footage) |
| André Téchiné, cinéaste insoumis | Self - Actress (archive footage) |
| 2018 | They'll Love Me When I'm Dead | Self (archive footage) |
| Jeanne Moreau, l'affranchie | Self / Various Roles (archive footage) |
| 2014 | Magician: The Astonishing Life and Work of Orson Welles | Self - Actress (archive footage) |
| François Truffaut l'insoumis | Self (archive footage) |
| 2013 | L'Habit ne fait pas le moine | Madeleine |
| Venezia 70: Future Reloaded | (voice) |
| Un voyageur | Self |
| 2012 | Une estonienne à Paris | Frida |
| Lullaby to my Father | Narrator (voice) |
| Close Up | Self (archive footage) |
| Gebo et l'ombre | Candidinha |
| Le Mystère Bardot | — |
| 2011 | La Mauvaise Rencontre | Gaby |
| Bouquet final | Marie |
| 2010 | Dispositif 47 - The Second Death | Self (archive footage) |
| 2009 | Kérity, la maison des contes | Aunt Eléonore (voice) |
| Visage | Jeanne |
| Carmel | Narrator |
| Bulles de Vian | Self |
| Ich will nicht wissen, wer ich bin - Heiner Müller | Self |
| Looking for Truffaut | Self (archive footage) |
| 2008 | Château en Suède | Agathe Falsen |
| Il était une fois... « Jules et Jim » | Self (actrice, rôle de Catherine) |
| Sous les vents de Neptune | Josette |
| Plus tard tu comprendras | Rivka |
| 2007 | Chacun son cinema ou Ce petit coup au coeur quand la lumiere s'eteint et que le film commence | The old woman / Self (segment "Trois Minutes") |
| Désengagement | Françoise |
| The Deep | Ruth Warriner |
| İçinden Şehir Geçen Festival | Self |
| 2006 | Roméo et Juliette | Laurence |
| 2005 | Go West | Novinar |
| Les Rois maudits | Mahaut d'Artois |
| Druga strana Wellesa | Self |
| French Beauty | Self |
| Le Temps qui reste | Laura |
| Akoibon | Madame Paule |
| Autogram | Jeanne Moreau |
| 2004 | François Truffaut, une autobiographie | Self |
| 2003 | Les parents terribles | Léo |
| Tình Yêu Đích Thực | Taxi Passenger at Marseille Airport (uncredited) |
| The Passions of Louis Malle | Self - Interviewee |
| 2002 | Histoires de festival | Self (archive footage) |
| 2001 | Cet amour-là | Marguerite Duras |
| Bride of Trailer Camp | (archive footage) |
| Zaïde, un petit air de vengeance | Anna Shermann |
| Lisa | Lisa (old) |
| 2000 | Für mich gab's nur noch Fassbinder | Self |
| Orson Welles en el país de don Quijote | Self |
| Il manoscritto del principe | Alessandra Wolf (Licy) |
| 1999 | Balzac | Charlotte-Laure |
| 1998 | Chuyện Nàng Lọ Lem | Grande Dame |
| 1997 | Un amour de sorcière | Eglantine |
| Amour & confusions | Libra |
| 1996 | The Proprietor | Adrienne Mark |
| I Love You, I Love You Not | Nana |
| Catherine the Great | Elizabeth |
| 1995 | Al di là delle nuvole | Friend |
| Orson Welles: The One-Man Band | Self (segment "The Deep") (archive footage) |
| L'Univers de Jacques Demy | Self |
| Fare un film è per me vivere | Self (uncredited) |
| Les Cent et Une Nuits de Simon Cinéma | Mr. Cinéma's First Ex-wife |
| 1993 | The Clothes in the Wardrobe | Lili |
| A Foreign Field | Angelique |
| François Truffaut: Portraits volés | Self (archive footage) |
| Map of the Human Heart | Sister Banville |
| Je m'appelle Victor | Rose |
| L'Absence | Writer's Wife |
| 1992 | À demain | Tete |
| La nuit de l'océan | Hélène Sauveterre |
| Người Tình | Narrator (voice) |
| 1991 | Το μετέωρο βήμα του πελαργού | The Woman |
| La Vieille qui marchait dans la mer | Lady M |
| Bis ans Ende der Welt | Edith Farber |
| Anna Karamazoff | Woman |
| Ταινία στα πρόθυρα νευρικής κρίσης | Self |
| 1990 | Wim Wenders in Tokyo | Self |
| La Femme fardée | La Doria |
| Alberto Express | The Baroness |
| Au coeur de Nikita | Self |
| Sát Thủ Nikita | Armande |
| With Orson Welles: Stories from a Life in Film | Self |
| 1989 | Undergångens arkitektur | French narrator (voice) |
| 1988 | Calling the Shots | Self |
| 1987 | Le Miraculé | Sabine |
| 1986 | François Simon : la présence | Self |
| Agatha Christie’s The Last Seance | Madame Exe |
| Sauve-toi, Lola | Marie-Aude Schneider |
| Le Paltoquet | Barbesitzerin |
| 1985 | Vivement Truffaut | Narrator / Self / Catherine |
| Vicious Circle | Ines |
| 1984 | Lillian Gish | Self |
| The Life and Times of Don Luis Buñuel | Self |
| 1983 | L'Intoxe | Marie-Pierre |
| 1982 | La Truite | Lou |
| Querelle | Lysiane |
| The Orson Welles Story | Self |
| Mille milliards de dollars | Madame Benoît-Lambert |
| 1981 | Your Ticket Is No Longer Valid | Lili Marlene |
| Plein sud | Hélène |
| 1979 | L'Adolescente | La narratrice (voice) (uncredited) |
| 1976 | The Last Tycoon | Didi |
| Mr. Klein | Florence |
| Lumière | Sarah |
| 1975 | Hu-Man | Sylvana |
| Souvenirs d'en France | Berthe |
| Jean Genet: Saint, martyr et poète | Self |
| Le Jardin qui bascule | Maria |
| 1974 | Le Petit Théâtre de Jean Renoir | The Singer (segment "Quand l'amour meurt") |
| La Race des "seigneurs" | Renee Vibert |
| Les Valseuses | Jeanne Pirolle |
| 1973 | Joanna Francesa | Joana |
| Omnibus: François Truffaut | Self |
| Nathalie Granger | L'autre femme |
| 1972 | Absences répétées | La voix de la nostalgie (voice) |
| Chère Louise | Louise |
| L'Humeur vagabonde | Myriam Bingeot |
| Jeanne Moreau : Vive le cinéma ! | Self - Host /Interviewer |
| 1971 | Côté cour, côté champs | Lady with Little Dog (uncredited) |
| 1970 | Alex in Wonderland | Self |
| Monte Walsh | Martine Bernard |
| Langlois | Self |
| Jeanne raconte Jeanne | Self |
| Comptes à rebours | Madeleine |
| 1969 | Le Corps de Diane | Diane Vallier |
| 1968 | Great Catherine | Catherine |
| The Immortal Story | Virginie Ducrot |
| Portrait: Orson Welles | Self |
| La mariée était en noir | Julie Kohler |
| 1967 | Le Plus Vieux Métier du monde | Mimi Guillotine (segment "Mademoiselle Mimi") |
| The Sailor from Gibraltar | Anna |
| 1966 | Mademoiselle | Mademoiselle |
| 1965 | Campanadas a medianoche | Doll Tearsheet |
| Viva Maria! | Maria II |
| Jeanne Moreau par Marguerite Duras | Self |
| The Car That Became a Star | The Marchioness of Frinton (archive footage) |
| 1964 | The Yellow Rolls-Royce | The Marchioness of Frinton |
| The Train | Christine |
| Le Journal d'une femme de chambre | Céléstine |
| Mata Hari, agent H21 | Mata Hari |
| 1963 | The Victors | French Woman |
| Le Feu follet | Eva |
| La Baie des Anges | Jacqueline 'Jackie' Demaistre |
| Peau de banane | Cathy / Mme Volney |
| 1962 | Eva | Eva Olivier |
| Le Procès | Marika Burstner |
| Jules et Jim | Catherine |
| 1961 | Une femme est une femme | Self (uncredited) |
| La notte | Lidia |
| 1960 | Le Dialogue des Carmélites | Mother Marie of the Incarnation |
| Moderato cantabile | Anne Desbarèdes |
| Five Branded Women | Ljuba |
| Matisse ou Le talent de bonheur | Narrator (voice) |
| 1959 | Les Liaisons dangereuses | Juliette Valmont |
| Les Quatre Cents Coups | La Femme avec le chien |
| 1958 | Les Amants | Jeanne Tournier |
| Trois jours à vivre | Jeanne Fortin |
| Le Dos au mur | Gloria Decrey |
| Ascenseur pour l'échafaud | Florence Carala |
| Échec au porteur | Jacqueline Tourieu |
| 1957 | L'Étrange Monsieur Steve | Florence |
| Les Louves | Agnès Vanaux |
| Jusqu'au dernier | Gina |
| 1956 | Le Salaire du Péché | Angèle Ribot |
| 1955 | Gas-oil | Alice |
| M'sieur la Caille | Fernande |
| Les Hommes en blanc | Marianne Déjazet |
| 1954 | La Reine Margot | Marguerite de Valois, "La Reine Margot" |
| Secrets d'alcôve | Jeanne Plisson (segment "Billet de logement, Le") |
| Les Intrigantes | Mona Rémi, la femme de Paul |
| Touchez pas au grisbi | Josy |
| 1953 | Dortoir des grandes | Julie, la serveuse |
| Julietta | Rosie Facibey |
| 1952 | Il est minuit, docteur Schweitzer | Marie Winter |
| L'Homme de ma vie | Suzanne Dubreuil |
| 1950 | Pigalle-Saint-Germain-des-Prés | La môme Pâquerette |
| Meurtres ? | Martine Annequin |
| 1949 | Dernier amour | Michèle |