Im Jahr 2002 gelang de France mit Cédric Klapischs Erfolgskomödie "L’auberge espagnole" neben Romain Duris und Audrey Tautou auch der internationale Durchbruch. Für ihre Darstellung der lesbischen Erasmus-Studentin Isabelle erhielt sie 2003 gleich mehrere Filmpreise als Nachwuchstalent: den César, den Étoile d’Or, den Prix Lumière und den European Shooting Stars Award. Nach "L’auberge espagnole" war sie neben Bruno Putzulu in der Titelrolle der Liebeskomödie "Irène" (2002) als ledige junge Frau mit beginnender Torschlusspanik zu sehen. In Berrys zweiter Regiearbeit, dem Kinderfilm "Ich, Caesar. 10 ½ Jahre alt, 1,39 Meter groß", übernahm sie 2003 eine Nebenrolle als die neue Freundin eines Familienvaters. Noch im selben Jahr spielte sie unter der Regie von Alexandre Aja die Hauptrolle in dem in Deutschland indizierten Splatterfilm "High Tension", der bei Fans des Genres einen gewissen Kultstatus erreichte. Auch in Hollywood wurde man inzwischen auf de France aufmerksam, worauf sie in der von Disney produzierten und größtenteils in Deutschland gedrehten Jules-Verne-Verfilmung "In 80 Tagen um die Welt" (2004) die weibliche Hauptrolle an der Seite von Jackie Chan und Steve Coogan erhielt. Mit Vincent Lindon trat sie anschließend in der Filmkomödie "La Confiance règne" als die etwas klügere Hälfte eines Gaunerpärchens auf, das sich als Hauspersonal schamlos am Geld und den Wertgegenständen vermögender Leute bedient. Im Jahr 2005 wurde sie als Nachwuchsdarstellerin schließlich auch mit dem renommierten Romy-Schneider-Preis ausgezeichnet. Als Nachfolgerin von Monica Bellucci moderierte sie noch im selben Jahr die 58. Internationalen Filmfestspiele von Cannes.