Deshayes ble født inn i en musikerfamilie og startet med å lære fiolinspill. Hun tok en grad i musikkvitenskap ved Sorbonne og studerte deretter sang ved konservatoriet i Paris, først med Mireille Alcantara. Senere spesialiserte hun seg i barokkmusikk med Emmanuelle Haïm og har ellers samarbeidet med barokkspesialister som Christophe Rousset, William Christie, og .