Fille d'un directeur de plate-forme pétrolière, Karin Viard passe la majeure partie de son enfance chez des grands-parents au caractère fantasque. Après deux ans de conservatoire à Rouen, l'adolescente monte à Paris où elle suit les cours de comédie de Vera Gregh et Blanche Salant, avant de tourner dans des courts métrages et quelques téléfilms. Les spectateurs découvrent le tempérament comique de cette rousse en 1989 dans Tatie Danielle et l'année suivante dans Delicatessen. La critique salue bientôt la singularité d'une comédienne qui se métamorphose de film en film, comme en témoignent ses prestations dans La Nage indienne et Emmène-moi, réalisés par les auteurs débutants Xavier Durringer et Michel Spinosa.

A partir du milieu des années 90, Karin Viard enchaîne les premiers rôles, ses compositions dans Fourbi de Tanner, Les Randonneurs, la comédie à succès de Philippe Harel et - sur un mode plus sombre - Adultère mode d'emploi étant particulièrement remarquées. En 1999, elle s'impose comme une actrice de premier plan, grâce à deux films qui lui permettent de montrer l'étendue de son répertoire. Célibataire débordant d'énergie dans La Nouvelle Eve de Corsini, elle est une femme atteinte d'un cancer dans Haut les coeurs ! de Solveig Anspach, un rôle délicat qui lui vaut le César de la Meilleure actrice en 2000. De plus en plus sollicitée, elle prend part à des comédies chorales telles que Reines d'un jour de Marion Vernoux, et Embrassez qui vous voudrez de Michel Blanc, pour lequel elle décroche un César du Meilleur second rôle féminin en 2002.

Louée pour son abattage (France boutique), Karin Viard se révèle tout aussi convaincante lorsqu'elle incarne des personnages plus en retrait, comme ceux de L'Emploi du temps (2001), du Rôle de sa vie ou du Couperet. Fille dévouée dans L'Enfer, mère déprimée dans La Tête de Maman (2007), cette anti-star enchaîne les projets, retrouvant ses vieux complices Christian Vincent et Catherine Corsini pour de nouvelles comédies de caractères (Les Enfants en 2006, Les Ambitieux en 2007) et tournant aussi en 2006 sous la direction de deux acteurs-réalisateurs, Sam Karmann (La Vérité ou presque) et Bernard Campan (La Face cachée).

Devenue incontournable, elle trône sans contestation mais avec modestie, parmi les actrices françaises les plus sollicitées. Elle participe à des multiples projets, une boulimie passionnée qui se nourrit de genres différents. Il y a d'abord les "gros", tel que le film attendu de l'année 2008, Paris de Cédric Klapisch, où elle retrouve la moitié du cinéma français au générique. Dans Les Randonneurs à Saint-Tropez, elle rejoint une équipe qui l'avait révélée au grand public dix ans auparavant.

Elle reste parallèlement attachée à défendre des projets moins médiatiques mais à l'engagement artistique marqué, comme en témoigne sa participation aux côtés de Mathieu Amalric à la vision originale et contemporaine des Derniers jours du monde selon les frères Arnaud et Jean-Marie Larrieu (2009). Elle retrouvera l'univers décalé du duo avec L'amour est le crime parfait (2013) et 21 nuits avec Pattie (2015). L'année 2010 est synonyme de comédies : Karin Viard partage la prestigieuse affiche du Potiche de François Ozon et y retrouve Fabrice Luchini, juste après Les Invités de mon père, sorti en début d'année.

Toujours sur une note comique, Karin Viard entame l'année 2011 en donnant la réplique à François Damiens dans la comédie de Dany Boon, Rien à déclarer. Elle retrouve ensuite Cédric Klapisch, qui la dirige à nouveau dans la comédie dramatique Ma part du gâteau, où elle s'affiche en mère de famille au chômage aux côtés de Gilles Lellouche. En 2012, elle est nommée au César de la meilleure actrice pour son rôle de flic de la brigade des mineurs dans le très remarqué Polisse de Maïwenn.

L'année suivante, l'actrice brille aux côtés d'Emmanuelle Devos dans On a failli être amies et s'illustre dans Lulu femme nue, un portrait de femme intimiste et émouvant. En 2014, elle incarne la mère sourde et muette de Louane dans La Famille Bélier. Le film fait un véritable carton dans les salles, réunissant plus de 7 millions de spectateurs. Deux ans plus tard, l'artiste incarne Adélaïde de Montmirail dans Les Visiteurs - La Révolution, 3ème opus de la saga culte. Après avoir campé une femme de 49 ans qui se retrouve enceinte dans Le Petit locataire, elle devient Jalouse pour Stéphane et David Foenkinos. Elle y joue une professeure de lettres divorcée, qui passe quasiment du jour au lendemain de mère attentionnée à jalouse maladive.

Devenue l'une des actrices françaises les plus prolifiques, Karin Viard multiplie les projets éclectiques, montrant l'étendue de son registre. Rien qu'entre 2018 et 2021, elle est tour à tour une mère toxique qui refuse de reconnaître les violences sexuelles subies par sa fille dans Les Chatouilles - un rôle qui lui vaut un 2nd César du meilleur second rôle féminin -, une marquise dans l'adaptation de la BD Bécassine!, une épouse bourgeoise bafouée dans Les Apparences, une nounou dérangée dans le glaçant Chanson douce ou encore une femme qui veut pimenter la vie sexuelle de son couple dans le film à sketches Les Fantasmes.

Après la comédie provocatrice de Laurent Lafitte L'Origine du monde et une incursion au Japon dans Tokyo Shaking, la comédienne est en 2022 une femme de ménage discrète qui s'émancipe au contact de l'art dans Maria rêve.