他の女優があまりやりたがらない役を好んで演じる傾向があり、特にエキセントリックな女性のキャラクターが得意であった。役と同一視されて色眼鏡で見られても、本人は全く気にはしなかった。あくまで役は役、自分は自分と本人的には切り離しているところもあり、素の自分と役柄のギャップで女優という職業を愉しんでいた。しかし、『めぐり逢ったが運のつき』は一度出演を断っており、共演者のジャン・ロシュフォールに説得され翻意した。
パリ郊外のブローニュ＝ビヤンクール生まれ。父は俳優のジャン＝ルイ・トランティニャン、母は映画監督のナディーヌ・トランティニャン。4歳の頃に母親の作品に出演し映画デビューした。子役時代を経験しているものの、学業などの理由でブランク期間があり、本格的な女優活動は10代の半ばから始めた。学生の頃は演劇科で学びながら女優の仕事をこなしていた。卒業後は映画、舞台、テレビのミニシリーズで活躍した。セザール賞に5度ノミネートされている。2003年、リトアニア滞在中に、当時のボーイフレンドであったフランスのロック・ミュージシャン、ベルトラン・カンタと口論になり、殴打された上で倒れたまま放置され、搬送されたヌイイ＝シュル＝セーヌの病院で脳浮腫により死亡した。カトリーヌ・ドヌーヴらが参列した葬儀の後、ペール・ラシェーズ墓地に埋葬された。遺作はコメディ映画『歌え! ジャニス★ジョプリンのように』。カンタはリトアニア地方裁判所により、過失致死罪で2004年3月29日に懲役8年の刑を受けたが、2007年に仮出所した。この決定に対しては、母ナディーヌ・トランティニャンやフランスのフェミニストたちから反発の声が上がった。
サウディア162便は乗員20名と乗客271名を乗せ、サウジアラビア東部のダーラン国際空港からパキスタン南部のカラチ国際空港に向けて出発した。離陸後高度2万9000フィートに達したカタール付近のペルシア湾上空で、部品の劣化が原因で事故機の車輪が破裂し、これによって機体下部の隔壁が破損した。このため与圧されていた客室内から空気が一気に流出し客室内で急減圧が発生し、機体に開いた穴から2人の乗客が空中へと吸い出されて2人とも死亡した。サウディア162便は緊急降下してカタールのドーハ国際空港へと向かい緊急着陸を試み、この着陸は成功した。しかし前述の2名の死者を出したことに加え、最終的に7名の負傷者も出した。
1972年、『海のトリトン』で実質的に初のチーフディレクター・監督・絵コンテを務める。手塚治虫の漫画『青いトリトン』（後にアニメに合わせて『海のトリトン』に改題）を原作としているが、「トリトンやピピはトリトン族である」といったキャラクター設定以外に共通点は薄い。放送当時は視聴率が伸びず、2クールで終了した。1974年、『宇宙戦艦ヤマト』に関して本人は第3話（実際には第4話）の絵コンテを西崎義展プロデューサーに強引に引き受けさせられたと語っている。そのストーリーが気に入らなかった富野は、ストーリーに手を加えて渡し、西崎義展を激怒させた。翌日か翌々日に本来のストーリーに修正した絵コンテを再納品したが、それきり二度と西崎義展からの依頼は来なかったと言う。のちに「ガンダムを作るきっかけですが、以前にも少し話したんですけど、本音はただ一つです。ごたいそうなものじゃなくてね、『ヤマトをつぶせ!』これです。他にありません。松崎君（松崎健一）も1話でヤマトを越えたと言ってくれましたんで安心してます（笑）」と語っている。1975年、『勇者ライディーン』の監督、絵コンテも担当。オリジナル・ストーリーをやれると思って引き受けた仕事だったが、原作（鈴木良武）が持っていたオカルト的要素が、諸事情により第1話の作画に入ってから決まった放送局の方針と合わず、急な方向転換を余儀なくされるという不運の中、前半2クール（第26話）で降板となった。後任の長浜忠夫は、富野への横暴な人事に激怒しながらも引き受け、富野も鬱憤を感じながらも、後半でも長浜の下で何本か絵コンテを切るなどの形で番組自体には関わり続けた。この機会に長浜忠夫の下で技法を吸収する事に努め、監督の立場から作品全体をコントロールする術を学んだと自身で回想している（後に長浜ロマンロボシリーズにも演出、絵コンテとして参加している）。同年、途中降板した出崎哲の後任として『ラ・セーヌの星』の最終話までの3クール目（第27話〜第39話）の監督を務める。1977年、創映社が日本サンライズとして改組・独立。サンライズ初のアニメーション作品である『無敵超人ザンボット3』の総監督・原作（共同原作/鈴木良武）・演出・絵コンテ・原画を担当。『ライディーン』途中降板の経験を受け、企画段階からスポンサー・放送局に「まず要求を全部言って下さい」と談判し「戦闘シーンは何分いるのか」「武器は何種類出せばいいのか」など、全ての条件を受けいれた上で「その中でどこまで劇を入れられるか実験を試みた」という。当作品は、本来ヒーローであるはずの主人公たちが周辺住民から嫌われ追われる、登場人物が次々と非業の最期を迎えるなど、「アニメは子どもが見るもの、子どもに夢を与えるもの」という考え方が一般的だった当時の常識を覆すものであった。1978年、『無敵鋼人ダイターン3』の原作・総監督・脚本・絵コンテ・作画監督を担当（井草明夫名義）。前作『ザンボット3』の暗さを吹き飛ばすかのように全体的にコミカルな作品となった。衝撃的な『ザンボット3』の後番組だったため、初期の視聴率は伸び悩んだが、最終話はシリアスなストーリーで締めくくった。その後もノベライズやオーディオドラマによる後日談など関連作品が生み出されていった。