Judith Chemla débute sa carrière sur les planches se formant au conservatoire (départemental puis national) avant d'entrer à la Comédie-Française comme pensionnaire. En parallèle, elle entame une carrière au cinéma en tournant notamment sous la direction de Noémie Lvovsky Bertrand Tavernier, André Téchiné, Mia Hansen-Love. On peut également la voir dans des séries comme Engrenages ou Possessions.