Una delle più grandi attrici della sua generazione. In teatro è stata particolarmente apprezzata la sua interpretazione della Medea di Euripide, al Deutsches Theater, e dal 2013 è entrata a far parte della Schaubühne di Berlino, diretta da Thomas Ostermeier. Nel cinema è la musa ispiratrice della new wave tedesca, dominata da Christian Petzold, con il quale ha girato sei film.

Nel 2017 ha recitato in Retour à Montauk (Rückkehr nach Montauk) di Volker Schlöndorff.  Nel 2014 ne Il segreto del suo volto (Phœnix) di Christian Petzold e La spia - A Most Wanted Man. Nel 2013 l'abbiamo vista in Gold di Thomas Arslan e nel 2012 in La scelta di Barbara (Barbara) di Christian Petzold. Ricordiamo anche Yella di Christian Petzold (2007), Orso d’oro come migliore attrice (Festival di Berlino), Le particelle elementari (Elementarteilchen) di Oskar Roehler (2006) e Wolfsburg di Christian Petzold (2003). 

Ha recitato anche nella SerieTV Homeland: Caccia alla spia (Astrid)