E'È cresciuta a Rezé à côté de Nantes. I suoi genitori sono entrambi agenti immobiliari. Pur non provenendo da una famiglia di artisti, Noémie fin da bambina ha mostrato un gusto pronunciato per l'arte. Cantava, danzava, disegnava ed allestiva degli spettacoli con i suoi compagni. Ha iniziato a cantare in tenera età e ha studiato danza contemporanea e classica, rispettivamente a sei e dieci anni. Tuttavia, il cinema le appariva come una cosa troppo lontana. Lei stessa ha raccontato che un giorno suo padre, contro ogni aspettativa, un giorno le ha detto: "Gli studi, per stare dietro a una scrivania, non servono a niente. Abbiamo solo una vita e bisogna fare delle cose che ci nutrono, ci animano, ci fanno fiorire. Delle cose che ci assomigliano e non per fare cose che piacciono agli altri o che ci dicono di fare. Allora parti, vai a Parigi e prova queste cose" (http://www.allocine.fr/article/fichearticle_gen_carticle=18654685.html). Racconta ancora: "Non appena sono salita sul set, mi sono sentito libera e più viva che mai. Non è più sorta la domanda, farò questo lavoro, è lì che mi sento bene".
Ha iniziato la sua carriera come modella professionista per pagarsi gli studi alla scuola di recitazione Cours Florent a Parigi. Ha lavorato come modella con le agenzie Major (Parigi, New York, Milano), Donna (Tokyo) e MD Management (Amburgo) 3.
