D’origine modeste, Léonie Bathiat exerce plusieurs métiers avant de débuter au théâtre des Capucines en 1920. Elle travaille ensuite dans des revues, sous le pseudonyme d’Arletti, devenant Arletty, pour ” faire plus chic anglais “ selon ses propres termes.
Arletty fait ses débuts au cinéma en 1930, à l’avènement du parlant, dans un film de René Hervil, La douceur d’aimer. Elle joue dans des films mineurs avant d’être révélée en 1937 dans Les perles de la couronne, puis Désiré (1938), de Sacha Guitry.
En 1938, elle explose dans Hôtel du Nord de Marcel Carné. Sa réplique ” Atmosphère, atmosphère, est-ce que j’ai une gueule d’atmosphère ? “, signée Henri Jeanson, devient l’une des plus célèbres de l’histoire du cinéma.
L’année suivante, Jacques Prévert lui offre un rôle dramatique et révèle une autre facette de son talent, dans un nouveau film de Marcel Carné, Le jour se lève, puis la même année dans une comédie de Claude Autant-Lara, Fric-frac qui remporte un franc succès public. Elle retrouve en 1942 Prévert et Carné pour Les visiteurs du soir.
Dès l’année suivante, elle assoit sa notoriété avec le rôle de Garance dans Les enfants du paradis, toujours réalisé par Carné. Le film sort en salles en 1945.
Après la Seconde guerre mondiale, on lui reproche d’avoir fréquenté des collaborateurs et un officier allemand. Elle ne remonte sur scène qu’en 1949. Au cinéma, on la voit encore dans des films de Marcel Carné (L’air de Paris, 1954), Henri Verneuil (Maxime, 1958), Denys de La Patellière (Tempo di Roma, 1963), mais elle ne retrouve pas sa splendeur passée.
En 1962, victime d’un accident qui la rend quasiment aveugle et met fin à sa carrière.