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Depuis sa sortie du Conservatoire en 2014, elle a joué pour Denis Podalydès lors de la tournée du Bourgeois gentilhomme de Molière et pour Christophe Honoré dans la création Fin de l’Histoire d’après Witold Gombrowicz. Entre 2015 et 2017, elle participe à Berliner Mauer : Vestiges, Memories of Sarajevo et à Dans les ruines d'Athènes, une trilogie créée par deux camarades de sa promotion, Jade Herbulot et Julie Bertin – Le Birgit Ensemble. En novembre 2017, Patrick Pineau lui confie le rôle d’Émilie dans Jamais seul, pièce de Mohamed Rouabhi créée à la MC93 de Bobigny.
Élise Lhomeau est pensionnaire de la Comédie Française de 2018 à 2023.
Elle participe à la création de la Web TV La Comédie continue ! mise en place lors du premier confinement de mars 2020 et à la programmation en ligne qui a suivi.
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