Kariera 1993–2006: Francja i przełom międzynarodowy Po epizodach w spektaklach teatralnych Cotillard zdobyła mając 17 lat drobną rolę epizodyczną w jęz. angielskim w serialu Nieśmiertelny; w kolejnym, 1994 roku, swoją pierwszą rolę w filmie fabularnym, a w 1996 kolejne trzy role filmowe. Szeroką rozpoznawalność przyniósł jej występ jako Lilly w kasowym hicie francuskiego kina, komedii Taxi (1998) w reżyserii Gérarda Pirèsa. Za rolę tę nominowana została do nagrody Cezara dla najbardziej obiecującej aktorki. Wystąpiła również w dwóch sequelach filmu (Taxi 2 z 2000 i Taxi 3 z 2003). Autorem scenariusza i producentem tych filmów był Luc Besson.
W swoim amerykańskim debiucie w 2003 obsadzona została, w roli drugoplanowej, w filmie Tima Burtona Duża ryba jako francuska żona głównego bohatera. Współpracowała tu z uznanymi aktorami a film odniósł krytyczny i komercyjny sukces. W tym samym roku zagrała w komedii romantycznej Miłość na żądanie jako Sophie Kowalsky, córka polskich imigrantów. W 2004 pojawiła się w dwóch udanych filmach, za rolę w Bardzo długich zaręczynach Jean-Pierre’a Jeuneta zdobyła Cezara dla najlepszej aktorki drugoplanowej, wystąpiła też w thrillerze Niewinność.