Laurence Côte a grandi à Autun, en Bourgogne. Après son bac, elle s'inscrit au cours Florent et à la Rue Blanche. Après une première apparition à l'écran en 1987 dans Travelling avant, l'actrice se fait remarquer en 1989 dans La Bande des quatre de Rivette où elle participe à l'élaboration du scénario. Elle y incarne Claude, apprentie comédienne androgyne et intrépide. On la retrouve bientôt chez Doillon (La Vengeance d'une femme), Godard (Nouvelle vague en 1990) et le tout jeune Arnaud Desplechin (le moyen-métrage La Vie des morts) des œuvres audacieuses, et souvent graves, qui viennent conforter son image d'égérie du cinéma d'auteur.
En 1996, c'est dans le film d'André Téchiné les Voleurs qu'elle obtient sa notoriété en jouant aux côtés de Catherine Deneuve et Daniel Auteuil et décroche ainsi le césar du meilleur espoir féminin 1997.
D’autres genres de films viennent ensuite enrichir sa filmographie : le drame urbain avec Un pur moment de rock n’roll en 1999, la comédie dramatique avec Comme un avion de Marie-France Pisier en 2002, ou encore le thriller en 2007 avec La chambre des morts. Sans oublier la comédie avec Nos enfants chéris de Benoît Cohen en 2003, film qui donnera naissance à une série TV de deux saisons, dans lequel elle conservera son rôle lumineux de baba new age.
Actrice de théâtre et de télévision, scénariste à ses heures, Laurence Côte a aussi réalisé quatre courts-métrages.