Claire Romain naît le 12 juillet 1995 à Paris. Sa mère est costumière et son beau-père est chef machiniste pour le septième art. Deux métiers qui laissent deviner la prédisposition de la petite fille pour l’univers du spectacle. À l’âge de six ans, elle commence à prendre des cours de théâtre. Puis, deux ans plus tard, en 2003, elle fait ses premiers pas devant une caméra en jouant dans le film Moi César, 10 ans ½, 1m39 de Richard Berry aux côtés de Jules Sitruk.

Au cours des années 2000, l’adolescente apparaît dans deux autres longs-métrages. D’un côté, le drame historique, Un Secret de Claude Miller avec Patrick Bruel et Cécile de France. De l’autre, la comédie romantique, Mes amis, mes amours de Lorraine Levy, dans laquelle elle apparaît aux côtés de Vincent Lindon et Pascal Elbé.

Par la suite, la carrière de Claire Romain connaît une pause de plusieurs années. La jeune fille se concentre sur ses études. Son bac en poche, elle part s’installer à Barcelone où elle suit une formation de scénographie. À partir de 2018, la comédienne refait parler d’elle sur les planches, en jouant notamment dans Le Malade Imaginaire de Molière au Théâtre de Verre, dans la troupe de Claire Giuseppi.

Mais le vrai tournant intervient en 2021 lorsqu’elle rejoint le casting du feuilleton Ici tout commence, diffusé sur TF1. Pendant deux ans, elle interprète le personnage d’Ambre Martin, jeune apprentie d’une prestigieuse école de gastronomie. Ce rôle lui ouvre de nouveau les portes du cinéma.

Après près de quatorze ans d’absence, l’actrice revient sur le grand écran sous la caméra de Cédric Klapisch dans le film En Corps. La même année, elle est également au casting du film choral Le Tourbillon de la vie d’Olivier Treiner, face à Lou de Laâge et Raphaël Personnaz.

Après son départ d’Ici tout commence, Claire Romain continue d’apparaître dans des séries. Elle est ainsi la version jeune du personnage que joue Francine Bergé dans Alphonse (2023), la fiction de Nicolas Bedos, diffusée sur Prime. Mais aussi Claudine, l’un des seconds rôles de la série décalée Polar Park, aux côtés de Jean-Paul Rouve et Guillaume Gouix.

Après une incursion du côté du cinéma italien en 2024 avec le film Sei fratelli de Simone Godano dans lequel elle donne la réplique à Riccardo Scarmacio, Claire Romain trouve l’un de ses rôles les plus importants avec la série Cat’s Eyes, adaptée du manga culte de Tsukasa Hōjō. Elle y joue le rôle d’Alexia Chamade, l’une des trois héroïnes de cette fiction à laquelle participent également Camille Lou et Constance Labbé.

Elle est en 2025 à l’affiche de deux autres séries particulièrement attendues : Qui sème sur le vent sur Netflix avec Isabelle Adjani, et la fiction historique Montmartre, aux côtés d’Alice Dufour et Hugo Becker.