Laure Calamy est née en 1975 à Orléans, d'une mère infirmière et d'un père médecin. Elle se passionne pour le théâtre durant l'enfance puis décide de monter à Paris après son BAC pour y intégrer le Conservatoire national supérieur d'art dramatique. Elle en sort en 2001 puis s'épanouit sur les planches, jouant des pièces classiques comme celles de Corneille aux oeuvres plus contemporaines comme Bertolt Brecht.
C'est Bruno Podalydès qui lui offre son premier rôle au cinéma dans Bancs Publics (Versailles Rive Droite) en 2009. Trois ans plus tard, la comédienne s'illustre dans la comédie dramatique Un Monde sans femmes de Guillaume Brac. Elle y campe une jeune mère ayant une relation avec le personnage de Vincent Macaigne.
En 2013, Laure se glisse dans la peau d'une collègue de Sandrine Kiberlain dans 9 mois ferme d'Albert Dupontel avant de jouer une mère déjantée et lubrique dans Zouzou de Blandine Lenoir. Naturellement douée pour la comédie (Sous les jupes des filles, À trois on y va...), Laure s'avère également très juste dans le drame, notamment dans Les Cowboys de Thomas Bidegain où elle donne la réplique à François Damiens.
C'est en 2015 que la carrière de Laure Calamy connaît un tournant. Elle est choisie pour prêter ses traits à la truculente Noémie dans la série à succès 10 pour Cent. Ce rôle lui apporte une notoriété à la hauteur de son talent, attirant désormais encore plus de réalisateurs. L'actrice tourne donc beaucoup pour le grand écran entre deux saisons, jonglant entre comédies populaires (Victoria, Roulez jeunesse, Une belle équipe) et films indépendants comme Ce Sentiment De L'Été, Rester Vertical ou encore Ava, dans lequel elle campe une mère dépassée par le désir d'émancipation de sa fille adolescente, la brillante Noée Abita.
En 2018, on retrouve Laure au cinéma dans Nos batailles avec Romain Duris et Mademoiselle de Joncquières, film d'époque où elle donne la réplique à Edouard Baer et Cécile de France. Après avoir incarné Madame de Pontagnac dans l'adaptation ciné du Dindon de Georges Feydeau par Jalil Lespert, l'actrice est au casting de La Dernière Folie de Claire Darling aux côtés de Catherine Deneuve et Chiara Mastroianni.
En 2019, la native d'Orléans donne la réplique à Virginie Efira dans Sibyl de Justine Triet. Un film pour lequel elle monte les marches du palais des festivals de Cannes. Laure Calamy poursuit sur sa lancée avec le thriller de Dominik Moll, Seules les bêtes. L'année suivante, la pétillante comédienne décroche le rôle principal de la comédie Antoinette dans les Cévennes, dans lequel elle s'embarque dans un périple avec un âne récalcitrant, dans l'espoir de reconquérir son amant. Sa prestation lui vaut de remporter le César de la meilleure actrice en 2021.
Alors que Dix pour cent s'achève en 2020 à l'issue de quatre saisons, l'actrice est la même année l'une des nombreuses prétendantes de Marc (Jonathan Cohen) dans La Flamme, une parodie des émissions de télé-réalité de dating comme The Bachelor. La série de Canal+ remporte un vif succès.
Devenue l'une des comédiennes françaises les plus courtisées, Laure Calamy enchaîne dès lors les premiers rôles et s'illustre dans des registres plus dramatiques en 2022. Dans À plein temps, elle est une mère célibataire précaire déchirée entre ses enfants et son travail de femme de chambre. Ce film social prenant et tendu lui vaut une nouvelle nomination au César de la meilleure actrice. On la voit ensuite faire irruption dans une richissime famille machiavélique dans L'Origine du mal de Sébastien Marnier, puis incarner une mère de famille dans les années 1970 qui s'émancipe à travers le MLAC – Mouvement pour la Liberté de l’Avortement et de la Contraception – dans Annie Colère.
Les Cyclades en 2023 lui permet de renouer avec les personnages excentriques et légers qui l'ont fait connaître, à travers un road-movie féminin en Grèce aux côtés d'Olivia Côte et Kristin Scott Thomas.