Fanny Cottençon a intègré la Rue Blanche avant d'enchaîner les rôles de jeunes premières dans des pièces classiques. Elle aborde le cinéma avec Signé Furax (1980) et enchaîne les petits rôles à la fin des années 70 sans vraiment percer.
C'est en 1982 avec L'Etoile du Nord de Pierre Granier-Deferre que Fanny Cottençon atteint la consécration avec en prime le César du meilleur second rôle féminin. Toujours en 1982, elle tourne dans Tête à claques de Francis Perrin et Paradis pour tous d'Alain Jessua. On la verra ensuite dans les fausses confidences de Daniel Moosmann, Tant qu'il y aura des femmes de Didier Kaminka et Les Saisons du plaisir de Jean-Pierre Mocky en 1988.
Fanny Cottençon s'est quelque peu éclipsée du grand écran au début des années 90 pour revenir en force en 2001 avec trois films dont celui de Liria Begeja Change-moi ma vie. Compagne de Roger Coggio, Fanny Cottençon a été aussi sa partenaire et actrice dans Le Mariage de Figaro en 1989. Elle continue de jouer beaucoup pour la télévision et le théâtre où elle a interprété avec succès Les Monologues du Vagin de Eve Ensler.