Arletty grandit au sein d'une famille modeste parisienne. Toute petite, Arletty souffre de problèmes respiratoires ce qui la contraint à aller en pension à Clermont-Ferrand. Elle poursuit ensuite sa scolarité dans une école religieuse avant de se lancer dans la sténographie, métier d'avenir pour les femmes à l'époque.

En 1917, Arletty début une idylle avec Jacques-Georges Lévy, voisin de Coco Chanel et André Brulé. Par cet intermédiaire, Arletty se fait une place dans le monde du théâtre, passe par les plus grands restaurants et cotoie la haute artistocratie.

Elle tient un premier surnom "Arlette", d'un personnage d'un roman de Maupassant : Mont-Oriol. Son nom est ensuite anglicisé pour devenir Arletty. En 1928, Arletty commence à chanter sur scène.

En 1930, la jeune femme décide de toucher au cinéma. Son premier rôle phare date de 1931, lorsqu'elle joue dans Un chien qui rapporte, de Jean Choux.

En 1932, Arletty brille dans plusieurs opérettes telles que Un soir de réveillon, Au bonheur des dames...

L'un de ses plus beaux rôles est celui de Madame Raymonde dans Hôtel du Nord (1938). Après la Seconde Guerre mondiale, Arletty joue dans plusieurs dizaines de films et de pièces de théâtre : Un tramway nommé désir, La descente d'Orphée, Portrait d'un Assassin, Maxime, Le grand jeu.

Dans les années 60, l'artiste perd partiellement la vue à la suite d'un accident, ce qui l'oblige à se retirer de la scène.

Arletty meurt à 94 ans. Elle est incinérée au Père Lachaise. Ses cendres ont été dispersées dans le tombeau familial des Fauvelles, à Courbevoie.