| Audrey fleurot est la fille unique d'un père pompier et comédien à la Comédie Française et d'une mère puéricultrice. Elle a étudié au lycée Lamartine à Paris où elle passe un bac A3 théâtre. Elle étudie à l'université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UFR Arts plastiques et sciences de l'art) de 1995 à 1997, puis à l'ENSATT de Lyon entre 1997 et 2000. |
Au départ Audrey Fleurot ambitionnait essentielllement de travailler au théâtre, elle débute donc sur les planches mais accède ensuite à la notoriété par le biais de la télévision et du cinéma. En 2005, le grand public la découvre : elle joue notamment le rôle de la Dame du Lac dans la série Kaamelott d'Alexandre Astier et celui de Joséphine Karlsson, l'avocate ambitieuse de la série policière Engrenages, inspirée par Clarisse Serre. Elle joue également Hortense Larcher, la femme du maire, dans Un village français. | 
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| En janvier 2017, Audrey Fleurot fait partie du jury présidé par Jean-Paul Rouve lors du 24e Festival international du film fantastique de Gérardmer. Et en mars, elle fait partie du jury du 9e Festival international du film policier de Beaune, présidé par Jean-Paul Rappeneau, au côté de Valérie Donzelli, Éric Elmosnino, Valeria Golino, Éric Lartigau, François Levantal et Hugues Pagan. En 2019, elle fait partie du jury de la compétition officielle du festival international Séries Mania à Lille. La même année, elle est à l'affiche de la pièce de théâtre Jo de Benjamin Guillard aux côtés de Didier Bourdon qui joue son mari. Et elle tourne la huitième et dernière saison d'Engrenages. Elle défend surtout la mini-série Le Bazar de la Charité. Une production distribuée par TF1 puis Netflix qui s'inspire d'un fait réel : l'incendie du Bazar de la Charité survenu en 1897 à Paris. La série, qui avait déjà fait sensation au festival de la fiction de la Rochelle, est globalement accueillie positivement par les critiques et rencontre un franc succès. Elle apparaît en outre dans une série de Canal+ qui est remarquée par les critiques, L'Effondrement. En 2020, elle joue dans la pièce Bug de Tracy Letts qui est mise en scène par Emmanuel Daumas. Elle en est la tête d'affiche. Au cinéma, elle renoue avec un registre plus léger en jouant dans la comédie de Michaël Youn, Divorce Club dans laquelle elle occupe l'un des premiers rôles entourée d'Arnaud Ducret et de François-Xavier Demaison. Une production récompensée par le Grand Prix du festival de comédie de l'Alpe d'Huez mais aussi par le prix de la presse. Puis en 2021 elle joue dans la série HPI sur TF1 où elle interprète le rôle de Morgane Alvaro, une femme de ménage à haut potentiel intellectuel, qui devient consultante pour la DIPJ de Lille et aide à résoudre plusieurs affaires, grâce à sa vivacité d'esprit. HPI rencontre un vif succès, notamment en France : elle bat des scores d'audiences établis plus de dix ans auparavant. La deuxième saison est diffusée en 2022, année durant laquelle elle a joué dans Les Combattantes sur TF1. |
En 2015, Audrey Fleurot annonce être enceinte de son premier enfant avec son compagnon, le réalisateur Djibril Glissant. Elle donne naissance à un garçon, Lou, le 19 novembre 2015. Audrey Fleurot a également déclaré avoir deux beaux-enfants | 
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| Audrey a la chance d'être entrée officiellement dans la liste des personnalités figurant au musée Grévin le Jeudi 16 mars 2023. |