Émilie Cazenave commence sa formation professionnelle àl'École du Théâtre National de Chaillot ainsi qu’àl'École du Studio d'Asnières.

Elle continue de se former auprès de Steve Kalfa, lors de training dans le cadre des Ateliers de l'Ouest.

En 2005, elle rejoint la Compagnie Jean-Louis Martin Barbaz.

Sous sa direction elle interprète le rôle de Varia dans La Cerisaie et celui d’Amélie dans

Occupe-toi d'Amélie de Feydeau rôle pour lequel elle sera nommée aux Molières 2006 dans la catégorie révélation théâtrale.

En 2008, elle joue dans Mon Copperfield d’après Charles Dickens, adaptation et mise en scène de Dominique Sarrazin au Théâtre du Nord de Lille.

En 2009 elle sera Alice dans À voir Absolument au Théâtre des Mathurins, mis en scène par

Nicolas Lartigue.
La même année, Nicolas Briançon lui offrira le rôle de Maria dans La Nuit des Rois au Théâtre Comédia.

En Juin 2010 elle interprète le rôle de Marthe dans L’Échange de Claudel mis en scène par Valérie Castel-Jordy, qu'elle reprendra à Avignon àl'été 2014.

En Octobre 2014, elle entame la tournée d’un spectacle, mis en scène par Yves Pignot Angèle de M. Pagnol dans lequel elle interprète le rôle titre.

Entre novembre 2015 et octobre 2018 elle joue le rôle d'Harper dans Angels in America mis en scène par Aurélie Van Den Daele au Théâtre de l'Aquarium et en tournée.

En 2016, elle crée Le Voyage de Benjamin au Théâtre de la Ville, spectacle jeune public mis en scène par Brigitte Jacques qui se jouera pendant 2 ans.

En Janvier 2019, elle retrouve le Deug Doen Group pour la nouvelle mise en scène d’Aurélie Van Den Daele L’Absence de Guerre au Théâtre de l’Aquarium et en tournée.

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Au cinéma, on la retrouve àla rentrée 2018 aux côtés de J.P Bacri dans Photo de Famille film réalisépar Cécilia Rouaud .
D’autres réalisateurs lui feront confiance tel que Daniel Auteuil pour La Fille du Puisatier, Yvan Attal pour Ils sont partout et Tristan Seguela pour 16 ans ou presque.

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