En 1989, Vanessa commence se carrière sur les écrans. Elle interprète le rôle de Mathilde adolescente qui a murie trop vite dans le film, Noce blanche. En 1990, elle obtient pour ce rôle, le César du meilleur espoir féminin). C'est aussi l'année de la rencontre avec Serge Gainsbourg qui compose un album pour elle, intitulé Variations sur le même t'aime. Les chansons Tandem et Dis-lui toi que je t'aime sont un véritable succès. La même année elle reçoit la Victoires de la Musique pour le prix de l'interprète féminine de l'année.
Pour la réalisation de son troisième album, Vanessa Paradis part pour les États-Unis où elle collabore avec Lenny Kravitz. Ce dernier lui compose un album éponyme. C'est encore une réussite. En 1994, l'album Vanessa Paradis Live résume la tournée. En 1994, Vanessa joue dans le film Élisa avec Gérard Depardieu. Le film rend aussi un hommage à Serge Gainsbourg qui était un peu un père artistique pour Vanessa. Le thème musical du film est la fameuse. chanson Élisa de Gainsbourg.
Vanessa continue dans le cinéma. En 1997 et 1998, Elle tourne deux films, Un amour de sorcière (1997, de René Manzor et avec Jeanne Moreau) et Une chance sur deux (1998, de Patrice Leconte avec Alain Delon et Jean-Paul Belmondo) . Les deux films sont des échecs. Elle tourne La fille sur le pont en 1998 avec Daniel Auteuil. Elle est nominée pour le César de la meilleure actrice.
En 2000, elle sort un nouvel album intitulé Bliss vendu à 300 000 exemplaires. En 2004, Vanessa revient dans le film déjanté Atomik Circus, des frères Poiraud, aux côtés de Benoît Poelvoorde et elle prête sa voix à Margote dans le film d'animation Pollux, le manège enchanté. En 2007 elle produit et co-réalise avec -M- un nouvel opus, Divinidylle. La même année, on la voit également dans le film La clef aux côtés de Guillaume Canet. En novembre 2009, c'est la sortie de son premier best of qui célèbre ses vingt ans de carrière. Retour au cinéma en 2010 dans une comédie romantique avec Romain Duris L'Arnacoeur dans laquelle elle interprète Juliette, une jeune femme qui à quelques jours de son mariage, va se laisser séduire par un arnaqueur professionnel spécialisé dans la rupture de couples.
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