Elève douée, Agnès Jaoui fait hypokhâgne au lycée Henri IV avant de suivre à partir de 1984 les cours au théâtre des Amandiers de Nanterre, dirigé à l'époque par Patrice Chéreau. déjà apparue au cinéma dans Le Faucon (1983, Paul Boujenah), elle tourne son deuxième film avec toute la troupe de Patrice Chéreau et sous la direction de celui-ci dans Hôtel de France en 1987. Cette même année, en jouant sur les planches L'Anniversaire d'Harold Pinter, elle rencontre son futur compagnon et collaborateur de travail Jean-Pierre Bacri.Ils écrivent une première pièce ensemble intitulée Cuisine et dépendances (1992, Philippe Muyl) dont le succès au théâtre, puis au cinéma, les encourage dans cette voie d'humour grinçant et désabusé. Le grand public les découvre vraiment en 1996 avec l'adaptation par Cédric Klapisch de leur deuxième pièce, Un air de famille. On parle alors du style Bacri-Jaoui et le film est récompensé du César du Meilleur scénario. Mais l'actrice Agnès Jaoui est également distinguée grâce à sa nomination au César du Meilleur second rôle féminin. Après avoir signé en 1993 le script de Smoking / No smoking, le couple est à nouveau sollicité par Alain Resnais en 1997 pour écrire, mais aussi interpréter, sa comédie chorale On connaît la chanson. Tout en continuant à jouer seule dans quelques films (Le Cousin d'Alain Corneau, 1998), Agnès Jaoui est tête d'affiche pour la première fois dans Une femme d'extérieur (1999, Christophe Blanc). L'année 2000 marque son passage avec succès à la réalisation pour Le Goût des autres, toujours écrit avec Jean-Pierre Bacri. Deux ans après, elle aborde le film en costumes en tenant le premier rôle des 24 heures de la vie d'une femme de Laurent Bouhnik. En 2003, elle donne la réplique à Karin Viard dans Le Rôle de sa vie de François Favrat, et se met à nouveau en scène dans la comédie Comme une image présentée en compétition officielle au Festival de Cannes 2004. Elle y obtient, avec son co-scénariste Jean-Pierre Bacri, le prix du meilleur scénario.
