Née d'une mère comptable d'origine italienne et d'un père qui les abandonne lorsqu'elle a deux ans, Sylvie Testud grandit dans le quartier populaire de la Croix-Rousse à Lyon. Très tôt fascinée par le cinéma, la jeune fille s'identifie notamment au personnage d'ado complexée incarné par Charlotte Gainsbourg dans L' Effrontée. Montée à Paris pour suivre des études d'histoire, elle se lance bientôt dans la comédie en intègrant la classe libre du Cours Florent puis le Conservatoire, où elle a pour professeurs Jacques Lassalle et Catherine Hiegel. Elle fait sa première apparition à l'écran en 1994 dans Couples et amants.