
Son talent est très vite reconnu avec l'obtention de plusieurs prix : en 1998, elle est élue jeune espoir féminin par Canal+, puis meilleure jeune comédienne au 9ème festival du jeune comédien de cinéma à Béziers. Deux ans plus tard, alors tout juste âgée de vingt ans, elle remporte contre toute attente le César du meilleur espoir féminin pour le film de Tonie Marshall Vénus Beauté Institut, où elle avait comme partenaires Nathalie Baye, Mathilde Seigner et Samuel Le Bihan.
Elle enchaîne ensuite dans des seconds rôles sans histoire avec Voyous voyelles de Serge Meynard en 1999, Le battement d'ailes du papillon de Laurent Firode en 2000 et le très moyen Le libertin de Gabriel Aghion. C'est alors que suite à la défection d'Emily Watson, Jean-Pierre Jeunet la choisit pour incarner le personnage d'Amélie poulain, l'héroïne de son film qui signe son retour en France après deux années passées aux Etats-Unis.

Partant largement favori aux Césars 2001, le film décroche quatre statuettes. Audrey Tautou pronostiquée gagnante ne repartira pas distinguée, puisque c'est finalement Emmanuelle Devos, éternelle outsider, qui crée la surprise en remportant la suprême gratification pour son interprétation dans Sur mes lèvres de Jacques Audiard. Toutefois, grâce à Amélie Poulain, la jeune actrice bénéficie d'un fort capital de sympathie auprès du public, doublé d'une grande popularité, et il va certainement falloir quelque temps avant que le spectateur puisse dissocier la comédienne de l'altruiste jeune fille de Montmartre.
Par la suite, on la voit dans Dieu est grand, je suis toute petite, de Pascale Bailly, tourné bien avant l'aventure Amélie Poulain. Elle y est une amoureuse pugnace d'Edouard Baer, qui se lance dans la religion pour se rapprocher de l'être aimé.
En 2001, elle est à l'affiche de A la folie pas du tout de Laetitia Colombani, dans lequel elle retrouve Samuel Le Bihan. Il s'agit ici d'un rôle aux antipodes du film qui lui a apporté la gloire quelques mois plus tôt.
Elle tient le me premier rôle dans le film à succès, Un long dimanche de Fiançailles de Jean-Pierre Jeune, le 27 octobre 2004. Elle y incarne Mathilde qui a 19 ans en 1914 et qui attend un providentiel retour de son fiancé Manech.

Depuis on l'a vue dans A la folie pas du tout de Laetitia Colombani, Happy end de Amos Kollek et Les smarins perdus de Claire Devers.
Nous la retrouvons le 17 mai 2006 dans le très attendu Da Vinci Code de Ron Howard d'après le roman de Dan Brown. Elle y incarne le personnage de Sophie Neveu, éminente cryptographe.
Voyez Audrey Tautou dans les films suivants, disponibles au Superclub Vidéodan.
Ensemble, c'est tout 2007
Hors de prix 2006
Les poupées russes 2004
Un long dimanche de fiançailles 2004
Pas sur la bouche 2003
L'auberge espagnole 2002
Loin de chez eux 2002
À la folie... pas du tout 2001
Dieu est grand, je suis toute petite 2001
Le fabuleux destin d'Amélie Poulain 2000
Le battement d'ailes du papillon 1999
Vénus beauté (institut) 1999