Entra molto presto nel mondo dello spettacolo, sin da piccolo ha ruoli nei film del padre, il primo in Les baisers de secours all’età di 6 anni. Da adolescente si distingue per il suo talento frequentando i corsi di recitazione della sua scuola. Dopo studi letterari passa al Lycée Fénelon di Parigi, ma rinuncia al diploma per proseguire gli studi al Conservatorio Nazionale Superiore di Arte Drammatica di Parigi, dove si diploma nel 2004 (anno in cui affianca Isabelle Huppert nel film Ma mère).

Ottiene il suo primo vero ruolo nel cinema nel 2001, nel film di Rodolphe Marconi, Ceci est mon corps. Prosegue la sua carriera nel cinema con film che affrontano il periodo delle rivolte studentesche, che ebbero il loro apice nel maggio 1968, detto il Maggio francese. Questi film sono The Dreamers – I sognatori (2003) di Bernardo Bertolucci e Les Amants réguliers (2005) del padre. Ma è per il film successivo che ottiene il primo riconoscimento: la stella d’oro per la rivelazione maschile dell’Accademia del cinema francese. In molti suoi film dimostra di avere talento anche come cantante.

Nel 2021 affianca Léa Seydouyx in Storia di mia moglie. Nel 2022 affiuanca di nuovo Isabelle Huppert, ma soprattutto recita insieme a Riccardo Scamarcio, in L’ombra di Caravaggio.