Родилась в Лионе в семье эмигрировавшей во Францию итальянки и француза. Когда Сильви Тестю было два года, её отец оставил семью. Закончила Высшую национальную консерваторию драматического искусства. Дебютировала в кино в 1991 году.
За главную роль в фильме «За гранью тишины» (1996) режиссёра Каролин Линк актрисе была присуждена немецкая национальная кинонаграда «Лола» за лучшую женскую роль.
Перед президентскими выборами во Франции 2007 года выступила в поддержку кандидата от социалистов Сеголен Руаяль.
В 2008 году стала кавалером Национального ордена «За заслуги».
В 2012 поставила как режиссёр полнометражный художественный фильм Другая жизнь, в главных ролях Жюльет Бинош, Матьё Кассовитц, Ор Атика.