Passionnée de théâtre, Cécile de France quitte la Belgique à l'âge de dix-sept ans pour s'installer à Paris, où elle entame sa carrière de comédienne. Elle débute par des stages d'art dramatique entre 1992 et 1994 chez Jean-Paul Denizon, puis étudie à l'école de la rue Blanche (l'ENSATT), où elle est découverte par l'agent artistique Dominique Besnehard.

Cécile de France enchaîne alors les courts métrages (Tous nos voeux de bonheur (1997) de Jean-Pierre Améris, Le Mariage en papier (1999) de Stephanie Duvivier), les téléfims (La Balle au bond (1997) de William Crepin ; Nana (2000) d'Edouard Molinaro) ainsi que les pièces de théâtre (Le Baladin du monde occidental (1999) de Philippe Delaigue ; Electre (2000) mis en scène par Claudia Stavisky). En 2000, Richard Berry lui offre le rôle de l'irrésistible Laure, qui fait tourner la tête de Patrick Timsit, dans son premier long métrage, L' Art (délicat) de la séduction. Cette comédie lui permet de se faire connaître du grand public français.

Faisant dorénavant partie des jeunes actrices de talent, Cécile de France prend l'habitude d'incarner des personnages féminins empreints d'un certain romantisme dans des longs métrages au sujet léger : L' Auberge espagnole (2002) de Cédric Klapisch, Irène (id.) d'Ivan Calbérac, A + Pollux (id.) de Luc Pagès.