Née à Alès dans les Cévennes, Audrey Lamy passe le Concours du Conservatoire national de Théâtre à Paris en 2003, et entame ainsi trois années de comédie. Sa formation achevée, l’actrice en herbe varie les plaisirs. Multipliant les pièces de théâtre en tous genres, elle tient également des petits rôles à la télévision (Milady, 2004) puis au cinéma, dans Brice de Nice et Au suivant ! (2005), aux côtés de sa soeur Alexandra Lamy.

Avec les années, Audrey Lamy enchaîne les apparitions dans des projets toujours plus ambitieux, sous la direction de cinéastes prestigieux. On peut ainsi l’apercevoir furtivement en employée de Rungis dans le Paris de Cédric Klapisch (2008), ou en policière séduite par Romain Duris dans L'Arnacoeur (2010). Toujours sur les planches, la comédienne s’essaie également à l’exercice du doublage, prêtant notamment sa voix à l’une des belles filles dans le film d’animation Cendrillon & le prince (pas trop) charmant (2007).

Mais c’est à la télévision que la jeune actrice attire entièrement l’attention du public, s’illustrant en trentenaire colérique mais attendrissante dans les hilarantes Scènes de ménages. Aidée par le metteur en scène Alex Lutz, Audrey Lamy monte en parallèle son propre one-woman-show "Dernières avant Vegas", qui connait un succès immédiat, rejaillissant par la suite sur sa carrière au cinéma. C’est ainsi qu’elle se voit confier en 2010 l’un des rôles majeurs de la comédie à succès de Géraldine Nakache, Tout ce qui brille. Cette prestation lui vaut une nomination aux Césars dans la catégorie Meilleur Espoir Féminin.

L’année suivante, Audrey Lamy retrouve le metteur en scène Cédric Klapisch pour une nouvelle comédie dramatique : Ma part du gâteau, incarnant pour l’occasion la soeur réconfortante d'une Karin Viard au chômage. 

Habituée aux seconds rôles, la comédienne joue successivement une candidate de la soirée karaoké dans La Croisière, une mère indigne dans Polisse, Clémence dans Les Adoptés, Jeanne Fayard dans Pauline détective, la directrice de maison de retraite dans Les Souvenirs, Rababa dans Les Nouvelles Aventures d'Aladin ou encore Sabrina dans Coexister. 2018 marque une année importante dans sa carrière puisqu'elle décroche son premier rôle central au cinéma. Dans la comédie Ma reum, elle se glisse ainsi dans la peau d'une mère qui entend bien rendre la monnaie de leur pièce à trois écoliers martyrisant son fils.

On la voit ensuite dans le feel good movie Les Invisibles, où elle campe une travailleuse sociale, dans la comédie déjantée Rebelles et dans l'adaptation de bande-dessinée Le Trésor du Petit Nicolas. Toujours habituée aux comédies engagées, la comédienne joue une cuisinière chevronnée contrainte d'accepter un poste de cantinière dans un foyer pour jeunes migrants dans La Brigade. En 2023, elle rejoint le casting monstueux d'Astérix et Obélix : L'Empire du Milieu via le personnage de Bonemine, femme du chef de village au caractère bien trempé, et interprète l'un des protagonistes de la comédie noire Heureux gagnants.

A noter aussi sa prestation dans la série Killer Coaster, aux côtés de sa sœur Alexandra. Ce programme Amazon Prime se déroule dans le monde nocturne des forains et mélange comédie et intrigue policière.