Bei den Filmfestspielen von Cannes 2013 wurde sie als jüngste Person in der Geschichte des Festivals mit der Goldenen Palme ausgezeichnet. Für ihre Leistung in „Blau ist die warmeste Farbe“ gewann sie neben Dutzenden anderen Auszeichnungen den Preis der Los Angeles Film Critics Association als beste Schauspielerin, den César-Preis als vielversprechendste Schauspielerin und den Trophée Chopard Award als weibliche Offenbarung des Jahres.
Exarchopoulos wuchs im 19. Arrondissement von Paris in der Nähe des Place des Fêtes auf. Ihr Vater, Didier Exarchopoulos, dessen Vater Grieche war, ist Gitarrenlehrer, und ihre Mutter, Marina Niquet, ist französische Krankenschwester