A six ans, Sabine Haudepin se roule dans l'herbe et rit aux éclats devant la caméra de François Truffaut : elle est la fille de Jeanne Moreau et Oskar Werner dans Jules et Jim, avant d'être deux ans plus tard l'enfant de La Peau douce. Aussi précoce sur les planches qu'à l'écran, elle interprète la petite Louison, fille d'Argan, dans Le Malade imaginaire.

En 1979, les spectateurs retrouvent Sabine Haudepin en lycéenne révoltée dans Passe ton bac d'abord de Pialat, portrait au scalpel d'un groupe d'adolescents du Nord de la France. Cette actrice à l'oeil rieur et au sourire mutin se fait remarquer à la même période dans deux autres films : le fidèle François Truffaut lui offre le rôle d'une comédienne opportuniste dans La Nuit américaine en 1980, et elle est la soeur de Patrick Dewaere dans Hôtel des Amériques de André Techiné, une prestation qui lui vaut une nomination au César du Meilleur second rôle féminin en 1982.

Le charme rétro de la piquante Sabine Haudepin inspire alors de jeunes auteurs (Benoît Jacquot, Luc Moullet) et des cinéastes dérangeants (Oshima, Blier). Par la suite, elle se fait plus rare sur grand écran, mais demeure une actrice populaire, grâce à sa participation à des comédies comme Meilleur espoir féminin, le succès de Gérard Jugnot, ou les films de Pascal Thomas, mais aussi à ses apparitions régulières dans des téléfilms et à sa riche carrière théâtrale.