| 2026 | Proust Palimpsesto: Pastiches e Misturas | Nana Kleinfrankenheim / Odile (archive footage) (uncredited) |
| 2025 | The Wild Palms | Paula Nelson |
| Sang titre | (archive footage) (uncredited) |
| 2023 | Quantum Cowboys | Blacky's Memory |
| Godard, seul le cinéma | Self (archive footage) |
| L'Âge d'or de la pub | Self (archive footage) |
| 2022 | Sem Título #8: Vai Sobreviver | (archive footage) |
| 2020 | Tạm biệt Anna | Self (archive footage) |
| Anna Karina, souviens-toi | Self |
| 2019 | Lilos Lachen - Das erstaunliche Leben der Liselotte Pulver | Self |
| Philippe R. Doumic - Sous son regard l'étincelle | Self |
| 2015 | Every Day Words Disappear | (archive footage) |
| 2009 | Brigitte Bardot: The Icon of France | — |
| 2008 | Victoria | Victoria |
| 2007 | Chacun son cinema ou Ce petit coup au coeur quand la lumiere s'eteint et que le film commence | (segment "Artaud Double Bill") (archive footage) |
| 2005 | French Beauty | Self (archive footage) |
| 2003 | Moi César, 10 ans 1/2, 1,39 m | Gloria |
| 2002 | The Truth About Charlie | Karina |
| Dans le noir du temps | (archive footage) (uncredited) |
| 2001 | Nom de code : Sacha | Anna Karina |
| 1999 | Godard à la télé - 1960-2000 | Self (archive footage) |
| Emporte-moi | Nana Kleinfrankenheim (archive footage) (uncredited) |
| 1998 | Anna | Anna |
| 1997 | Birth of a Nation | Self |
| 1996 | Chloé | Katia |
| 1995 | Haut bas fragile | Sarah |
| 1993 | Infernalário: Logodédalo – Galáxia Dark | (archive footage) |
| 1992 | Cinéma! Cinéma! The French New Wave | Self |
| 1990 | Manden der ville være skyldig | Edith |
| 1988 | L'Œvre au noir | Catherine |
| 1987 | Cayenne Palace | Lola |
| Last Song | Susan |
| 1986 | L'Île au trésor | Mother |
| Blockhaus USA | — |
| 1984 | Ave Maria | Berthe Granjeux |
| 1983 | L'Ami de Vincent | Eleonore |
| 1982 | Regina Roma | Regina |
| 1979 | Historien om en moder | Christine Olsen |
| 1978 | Olyan mint otthon | Anna |
| Chaussette surprise | Nathalie |
| Ausgerechnet Bananen | Natascha |
| 1977 | Chinesisches Roulette | Irene Cartis |
| 1976 | Les Œufs brouillés | Clara Dutilleul |
| L'assassin musicien | Louise |
| 1974 | Pane e cioccolata | Elena |
| L'invenzione di Morel | Faustine |
| 1973 | Vivre ensemble | Julie Andersen |
| 1972 | The Salzburg Connection | Anna Bryant |
| 1971 | Rendez-vous à Bray | Elle |
| Carlos | Clara |
| L'Alliance | Jeanne |
| 1970 | Le Temps de mourir | The Young Woman |
| 1969 | Justine | Melissa |
| Laughter in the Dark | Margot |
| Michael Kohlhaas - Der Rebell | Elisabeth Kohlhaas |
| Before Winter Comes | Maria |
| 1968 | The Magus | Anne |
| 1967 | Lo straniero | Marie Cardona |
| Lamiel | Lamiel |
| La Religieuse | Suzanne |
| Le Plus Vieux Métier du monde | Natasha (segment "Anticipation, ou l'amour en l'an 2000") |
| Anticipation, ou l'Amour en l'an 2000 | Natasha |
| Zärtliche Haie | Elena / Costa |
| Made in U.S.A | Paula Nelson |
| A Propos D'Un Crime | Self |
| 1966 | Carl Th. Dreyer | Self (uncredited) |
| 1965 | Pierrot le fou | Marianne Renoir |
| Un mari à prix fixe | Béatrice Reinhof |
| Le soldatesse | Elenitza |
| Panorama: Jean-Paul Belmondo, 1965 | Self |
| Alphaville, une étrange aventure de Lemmy Caution | Natacha von Braun |
| Cinéastes de notre temps : Carl Th. Dreyer | Self / Narrator |
| Le Voleur du Tibidabo | Maria |
| 1964 | De l'amour | Hélène |
| La Ronde | Rose |
| Bande à part | Odile |
| La Nouvelle Vague par elle-même | Self |
| 1963 | Dragées au poivre | Ginette |
| Shéhérazade | Shéhérazade |
| Le Joli Mai | Self (uncredited) |
| Le Petit Soldat | Veronica Dreyer |
| 1962 | Les Quatre Vérités | Colombe (segment "Le corbeau et le renard") |
| Vivre sa vie: film en douze tableaux | Nana Kleinfrankenheim |
| Le Soleil dans l’œil | Emma |
| Les fiancés du pont Mac Donald ou (Méfiez-vous des lunettes noires) | Anna, The Blonde Girl |
| Cléo de 5 à 7 | Anna, The Blonde Bride / Actress in Silent Film |
| She'll Have to Go | Toni Oberon |
| Petit Jour | Self |
| 1961 | Ce soir ou jamais | Valérie |
| Une femme est une femme | Angela |
| 1959 | Pigen og skoene | — |
| 1951 | Présentation ou Charlotte et son steak | Clara (voice) |