Margherita Buy debutta al cinema nel 1986 con La seconda notte di Nino Bizzarri. Nel 1988 viene diretta da Daniele Luchetti in Domani accadrà e in La settimana della Sfinge. Nello stesso anno interpreta la giovane protagonista del film La stazione. Nel 1991 inizia la sua collaborazione con Giuseppe Piccioni, che la dirige in Chiedi la luna.

Viene notata da Carlo Verdone che la chiama come coprotagonista in Maledetto il giorno che t’ho incontrato. La commedia risulta essere un film campione d’incassi e le dà popolarità presso il grande pubblico. L’anno seguente torna a lavorare con Piccioni in Condannato a nozze e con Luchetti in Arriva la bufera. Nel 1993 viene nuovamente candidata al David come Migliore attrice per l’opera prima Cominciò tutto per caso. Nel 1996 esce al cinema Va’ dove ti porta il cuore di Cristina Comencini; lo stesso anno esce Facciamo paradiso, commedia generazionale di Mario Monicelli.

Margherita Buy torna a lavorare con Giuseppe Piccioni nella commedia Cuori al verde e per la prima volta con Pasquale Pozzessere nel film drammatico Testimone a rischio. Nel 1999 il complesso ruolo in Fuori dal mondo di Giuseppe Piccioni le fa vincere il secondo David di Donatello per la Migliore attrice protagonista. Nel 2000 esce al cinema con Tutto l’amore che c’è di Sergio Rubini e Controvento di Peter Del Monte e nel 2001 con Le fate ignoranti di Ferzan Özpetek. Nel 2002 prende parte al film tv Incompreso, remake dell’omonimo film di Comencini e nello stesso anno torna a lavorare con Cristina Comencini in Il più bel giorno della mia vita. Nel 2003 è in Caterina va in città di Paolo Virzì e partecipa alla commedia corale Ma che colpa abbiamo noi di Carlo Verdone e l’anno seguente a L’amore ritorna, commedia di Sergio Rubini. Nel 2005 recita in un’altra commedia corale, Manuale d’amore di Giovanni Veronesi. Lo stesso anno partecipa alla Mostra del Cinema di Venezia con il film I giorni dell’abbandono di Roberto Faenza, tratto dall’omonimo libro di Elena Ferrante. Nella primavera 2006 esce la pellicola Il caimano di Nanni Moretti, presentato in seguito al festival di Cannes. L’anno successivo, sotto la regia di Özpetek, è Angelica, moglie in crisi coniugale con il personaggio di Stefano Accorsi, nel corale Saturno contro. Nell’autunno 2007 esce nelle sale cinematografiche Giorni e nuvole di Silvio Soldini.

Nel 2008 è una delle quattro protagoniste della fiction Amiche mie. Nel 2009 esce il film Due partite di Enzo Monteleone, basato sull’omonima pièce teatrale scritta da Cristina Comencini. Lo stesso anno partecipa con Lo spazio bianco di Francesca Comencini alla 66ª Mostra internazionale d’arte cinematografica di Venezia. Lavora anche in commedie corali come Genitori & figli – Agitare bene prima dell’uso di Giovanni Veronesi e Happy Family di Gabriele Salvatores. Esce al cinema con Habemus Papam di Nanni Moretti. Nella primavera 2012 è in Magnifica presenza di Ferzan Özpetek. Torna a lavorare con Giuseppe Piccioni nel film Il rosso e il blu. Nel gennaio successivo esce in sala La scoperta dell’alba, seconda opera di Susanna Nicchiarelli, tratta dall’omonimo romanzo di Walter Veltroni. Nell’aprile 2013 esce con Viaggio sola, di Maria Sole Tognazzi per il quale vince il suo quarto David di Donatello come come Migliore attrice protagonista, l’ottavo Ciak d’Oro e viene candidata ai Nastri d’Argento. Nel 2013 recita nella commedia Mi rifaccio vivo di e con Sergio Rubini e nel 2014 in La gente che sta bene a fianco di Claudio Bisio e Diego Abatantuono.

Nel 2015, Margherita Buy ritorna al cinema con un ruolo di spicco in Mia madre di Nanni Moretti, presentata al 68º Festival di Cannes me con cui vince il quinto David di Donatello, il sesto Nastro d’Argento e il nono Ciak d’Oro come Migliore attrice protagonista.

Dopo un ruolo in Pecore in erba, nell’ottobre 2015 esce nelle sale cinematografiche Io e lei di Maria Sole Tognazzi. Nel 2016 partecipa alla 73° Mostra Internazionale d’arte cinematografica di Venezia con Questi giorni di Giuseppe Piccioni ed è protagonista insieme a Valeria Golino del film La vita possibile di Ivano De Matteo. Nello stesso anno recita in Come diventare grandi nonostante i genitori diretto da Luca Lucini per la Disney.

Nel 2017 la vediamo tra i protagonisti della serie tv sky In Treatment di Saverio Costanzo e al cinema con Piccoli Crimini Coniugali di Alex Infascelli. Inoltre, nella stagione 2017-2018 è stata ospite fissa per un giorno alla settimana nel programma radiofonico di Radio2Non è un paese per giovani in compagnia di Giovanni Veronesi e Massimo Cervelli.

Nel 2018 è protagonista di Io c’è di Alessandro Aronadio. Nel 2019 è protagonista della serie Made in Italy e fa parte del cast del programma televisivo Maledetti Amici miei condotto da Giovanni Veronesi e andato in onda su Rai2. Nel 2020 Margherita Buy è in Tutti per 1 – 1 per tutti, di Giovanni Veronesi. Nel 2022 è nel nuovo film di Nanni Moretti Tre Piani, presentato al Festival di Cannes e nella serie tv di Marco Bellocchio Esterno notte.

È nel film Il primo giorno della mia vita di Paolo Genovese e ne Il silenzio grande di Alessandro Gassmann. Inoltre sarà nel film progetto internazionale diretto da registe donne Tell It Like A Woman. Margherita sarà protagonista del segmento Unspoken diretto da Maria Sole Tognazzi.

Testo da Medusa Film e dall’Ufficio Stampa Desirée Claudia e Manuela.