Settima di undici figli, il padre Marcel era un operaio e la madre Lucienne, scomparsa nel 2023, una testimone di Geova.[1] La Bonnaire approdò al cinema quindicenne, con una piccola apparizione nel film Il tempo delle mele 2 (1982), grazie al fatto che ad occuparsi del casting delle comparse vi era il padre di una sua compagna di scuola. In seguito, accompagnando sua sorella ad un provino, conobbe il regista Maurice Pialat, che la diresse per Ai nostri amori (1984), un film che fruttò alla Bonnaire un Premio César come miglior attrice emergente. Il film le procurò grande notorietà in patria, dando inizio a una brillante carriera. Nel 1986 vinse un altro César per il film Senza tetto né legge di Agnès Varda, vincitore del Leone d'oro al Festival di Venezia.
Nel 1987 lavorò ancora con Pialat nella pellicola Sotto il sole di Satana (1987), recitando a fianco di Gérard Depardieu, vincitore della Palma d'oro al Festival di Cannes. Nel 1990 viene scelta da Francesca Archibugi per il film Verso sera, mentre nel 1991 è protagonista di Sotto il cielo di Parigi (1991), il primo e ultimo film di Michel Béna, regista morto di AIDS prima dell'uscita della pellicola: nel film Sandrine è coinvolta in un triangolo amoroso tra lei, il suo compagno di stanza omosessuale e un tizio conosciuto in piscina. Nel 1992, sul set del film La peste di Luis Puenzo, tratto dall'omonimo romanzo di Albert Camus, la Bonnaire conosce l'attore William Hurt, che diventerà suo compagno e padre della figlia Jeanne.
Le combattenti (Les Combattantes), regia di Alexandre Laurent – miniserie TV (2022)
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