Zlotowskis Vater wurde kurz nach Ende des Zweiten Weltkriegs in Polen geboren und kam als Kind nach Frankreich. Er entstammte einer Familie aschkenasischer Juden; zahlreiche Familienmitglieder wurden während der Shoah ermordet.[1] Zlotowkis Mutter war eine marokkanische Sephardin, die verstarb, als Zlotowski noch ein Kind war.[2] Zlotowski wurde im jüdischen Glauben erzogen und fühlt sich mit der jüdischen Kultur, „ihrem Humor, ihren Riten, ihrer Vorstellungswelt“ nach eigener Aussage sehr verbunden.[2]
Sie absolvierte das Lycée Buffon und studierte zunächst ab 1999 Französische Sprache und Literaturwissenschaft an der École normale supérieure de Fontenay-Saint-Cloud mit dem Ziel, Lehrerin zu werden.[3] Sie begann 2003 ein Drehbuchstudium an der Filmhochschule La Fémis.[4] Während ihres Studiums schrieb sie Drehbücher für verschiedene Kurzfilme, darunter Cyprien VialsDans le rang (2006) und Noémie GillotsParcours d’obstacle (2007), in dem Lolita Chammah in der Hauptrolle übernahm. Zlotowski beendete ihr Studium an der La Fémis 2007;[5] ihr Abschlussprojekt wurde das Drehbuch zum Film Belle épine.
Nach Ende ihres Studiums an der La Fémis war Zlotowski eine Zeitlang als Dozentin für Kino an der Universität Lyon tätig.[6] Sie arbeitete zunächst weiterhin an Belle épine, für das sie nicht nur das Drehbuch schrieb, sondern mit dem sie schließlich auch ihr Langfilmregiedebüt gab.[7]Belle épine wurde auf den Internationalen Filmfestspielen von Cannes 2010 uraufgeführt und erhielt zahlreiche Filmpreise, darunter 2010 den Prix Louis Delluc.
Neben ihrer Arbeit als Drehbuchautorin – unter anderem für Teddy Lussi-ModestesJimmy Rivière (2011) und Yann Gonzales’ Begegnungen nach Mitternacht – verfasste Zlotowski auch für eigene Filme das Drehbuch. Ihre zweite Regiearbeit wurde 2013 Grand Central, in der Tahar Rahim und erneut Léa Seydoux die Hauptrollen übernahmen. Zlotowski wurde für Grand Central mit dem Spezialpreis der Prix Lumières ausgezeichnet und für einen Prix Lumière in der Kategorie Beste Regie nominiert. Mit ihrer dritten Regiearbeit Das Geheimnis der zwei Schwestern ließ sich Zlotowski von der wahren Geschichte der drei amerikanischen Schwestern Fox inspirieren, die Ende des 19. Jahrhunderts mit Séancen populär wurden.[8]
Der Film war mit Natalie Portman und Lily-Rose Depp international besetzt und erlebte 2016 auf den Internationalen Filmfestspielen von Venedig seine Premiere. Auch ihr nachfolgender Spielfilm Ein leichtes Mädchen war von realen Ereignissen inspiriert.
Im Film um das Zusammentreffen der jungen, lebensunerfahrenen Naïma mit ihrer älteren Cousine Sofia, die als Callgirl arbeitet und Luxus liebt, besetzte Zlotowski das frühere Callgirl Zahia Dehar, das 2010 in die „Affaire Zahia“ mit Fußballern wie Franck Ribéry verwickelt war, in der Rolle der Sofia. Ein leichtes Mädchen erlebte 2019 im Rahmen der Quinzaine des réalisateurs der Internationalen Filmfestspiele von Cannes seine Premiere. Zlotowski erhielt für den Film eine Nominierung für den Prix Louis Delluc in der Kategorie Regie. Mit dem Sechsteiler Les sauvages entstand 2019 Zlotowskis erste Regiearbeit für das Fernsehen. Für vier der sechs Episoden schrieb sie zudem das Drehbuch.
