1932-ben született Versailles-ban Colette Dacheville néven. Első komolyabb filmszerepét 1959-ben kapta, későbbi férje, Claude Chabrol Unokafivérek című filmjében, majd számos későbbi filmjében is szerepelt.
Orvos édesapját 6 éves korában elvesztette, anyja imádta és féltette a színészi pályától. Elvégezte a színiakadémiát, évfolyamtársaiból sorra nagy színészek lettek: Trintignant, Lonsdale, Terzieff. Színpadi sikere nem voltak, állítólag megbukott, mint Lady Macbeth, annak ellenére, hogy Chabrol, későbbi férje rendezte. Filmszínésznőként viszont az egyik legnagyobb lett.
1968-ban a berlini filmfesztiválon a legjobb színésznőnek játszó díjat kapta a Barátnők című filmben nyújtott alakításáért. Ebben Jacqueline Bisset volt a partnere. Két Oscar-díjas filmben is szerepelt, Luís Bunuel A burzsoázia diszkrét bája (1972) és a dán Gabriel Axel Babette lakomája (1987) című filmjében. A dán film bemutatásának most volt a 30 éves évfordulója, ebből az alkalomból az egyébként sokat beteg Stéphane Audran több közönségtalálkozón is részt vett.
Audran César-díjat kapott a legjobb mellékszerepért a Violette Noziere című filmben. Utolsó szerepét pedig 2008-ban játszotta A monacói lány-ban.
Korábban játszott Samuel Fuller, Anatole Litvak, Claude Sautet, Bertrand Tavernier és Georges Lautner filmjeiben is. A legtöbbet férjénél, Chabrolnál. Nagy szerepe volt A hűtlen című film címszerepe, ebből később hollywoodi film is készült, akkor Diane Lane játszotta Audran szerepét. Chabroltól egyébként 1980-ban elvált, de még utána is szerepelt nála.
Az idei cannes-i fesztiválon lehet, hogy bemutatják egy eddig nem látott, soha be nem fejezett filmjét: a The Other Side of the Wind-et. A filmet egyébként Orson Welles rendezte.