Одри Жюстин Тоту родилась 9 августа 1976 года в городе Бомон, Франция. Отец Одри - Бернар Тоту был хирургом-стоматологом, а мать - Эвелин Тоту - учительницей, членом Ассоциации по борьбе с неграмотностью. В детстве Одри не думала об актёрской карьере, в 12 лет она увлекалась изучением обезьян, любила посещать зоопарк и мечтала стать приматологом.

Позже Одри окончила музыкальную школу по классу фортепиано и гобоя, стала принимать участие в спектаклях театрального кружка. Затем она поступила в престижный университет Сорбонна на филологический факультет, одновременно посещала актёрские курсы в школе Парижа «Курс-Флоран». Занимаясь на актёрских курсах, Одри Тоту приняла решение посвятить свою жизнь театру и кино.

Живя в Париже, Одри подрабатывала секретаршей. Однажды она приняла участие в кастинге на телевидении, и её взяли на второстепенные роли. В течение нескольких лет она снималась на телевидении в небольших ролях в сериале «Кордье - стражи порядка», а также фильмах «Сердце мишени» и «Правда - это страшный недостаток».

В 1998 году французский телеканал «Канал +» назвал Одри Тоту самой перспективной молодой актрисой французского кино. Постепенно Одри стала играть роли второго плана. В 1998 году она снималась в популярном сериале о женщине-сыщике «Жюли Леско».

Во время съёмок в сериале молодую актрису заметила режиссёр Тони Маршаль и пригласила ее на роль Мари в свой фильм «Салон красоты Венера». Картина вышла в 1999 году, именно в ней Одри Тоту сыграла свою первую заметную роль. Роль Мари принесла Одри Тоту известность, и её карьера стала быстро развиваться. За эту роль в 2000 году актриса удостоилась премии «Сезар», в номинации «самая перспективная актриса», на 9-м фестивале молодых актёров кино в Безьере.

После такого успеха Одри стали называть новым символом Франции, она была очень популярна и снималась в трех-четырех фильмах в год. В 2000 году она сыграла роли в фильмах «Распутник», «Взмах крыльев мотылька», «Выходи за меня» и «Плохие девочки».

В 2001 году вышел фильм Жана-Пьера Жене - «Амели», в котором Одри сыграла главную роль. Однажды Жан-Пьер Жене увидел фотографию Одри Тоту на афише фильма «Салон красоты «Венера», её огромные глаза так понравились режиссеру, что он пригласил её на кастинг и утвердил на роль почти без проб.

Эта роль принесла актрисе всемирную известность. За неё в 2002 году она получила премию «Сезар» в номинации «лучшая актриса» и премию «Люмьер» как лучшая актриса 2002 года. В США картина «Амели» была выдвинута в пяти номинациях на премию «Оскар», а на родине во Франции за год фильм посмотрели около девяти миллионов телезрителей. Главная героиня Амели Пулен во множестве стран стала объектом поклонения, родители называли этим именем своих новорождённых девочек. А реально существующее на Монмартре кафе «Две Мельницы» после выхода фильма стало очень популярно.

В том же году Одри Тоту снялась в фильме «Бог большой, я маленькая», это история о том, как девушка по имени Мишель решила поверить в Бога, но не могла никак выбрать себе религию по душе. В 2002 году Одри Тоту снялась в мелодраматическом триллере «Любит - не любит» в роли художницы Анжелики. Этот фильм также был успешен, получил хорошие отзывы критиков и зрителей.

В том же году актриса снялась в своей первой англоязычной роли в триллере «Грязные прелести» в роли Сенай Гелик. В 2003 году актриса появилась сразу в трёх картинах: в драме «Пропавшие моряки», в мюзикле «Только не в губы» и в комедии «Хэппи-энд» американского режиссера Амоса Коллека, где Одри Тоту сыграла француженку, приехавшую в Нью-Йорк с целью покорить Голливуд.

В 2004 году вышел фильм Жана-Пьера Жене «Долгая помолвка», в котором Тоту сыграла роль Матильды. Эта картина стала одной из самых впечатляющих и красивых в 2004 году. В том же году актриса вошла в состав Американской киноакадемии.

Настало время, когда Голливуд обратил внимание на талантливую французскую актрису. Американский режиссер Рон Ховард предложил Одри Тоту приехать в Лос-Анджелес на пробы к фильму «Код да Винчи» по роману Дэна Брауна на роль Софи Невё. Поначалу актриса отказывалась, но режиссёр оказался настойчивым. Фильм «Код да Винчи» вышел в 2006 году и оказался очень успешным. Благодаря этой роли Одри Тоту обрела славу мировой кинозвезды. В том же году актриса сыграла главную роль в комедии «Роковая красотка».

В 2009 Одри Тоту сыграла легенду французской моды в фильме-биографии «Коко до Шанель». За эту роль она удостоилась премии BAFTA в номинации за «лучшую женскую роль», а также премии «Сезар» за лучшую женскую роль. После съёмок в фильме актриса стала новым лицом французских духов марки «Chanel No.5», сменив Николь Кидман.

Несмотря на потрясающие внешние данные, личная жизнь актрисы не совсем складывается. Она не замужем. В свободное от съёмок время Одри любит почитать любимого писателя Оскара Уайльда и поспать. Любит путешествовать. Также она увлекается живописью и классической музыкой.