Ha fatto il suo debutto sul grande schermo nel 1979 con il film Le dérobade. Nei primi anni ottanta conobbe il regista Philippe Garrel, che la diresse in tre film tra il 1984 e il 1991. Sempre nel 1991 fece il suo debutto internazionale con il film Tentazione di Venere, in cui recitò accanto a Glenn Close. Nel 2005 fu nuovamente diretta da Garrel, questa volta nel film Les Amants réguliers, in cui interpretò il personaggio della madre di suo figlio Louis. In anni più recenti ha recitato nella serie TV Black Spot e nel film Le invisibili.
Brigitte Sy è stata sposata con Philippe Garrel, ma il matrimonio terminò con il divorzio. Con Garrel la Sy ebbe i suoi due figli, Louis ed Esther Garrel.[3] Nel 1990 dichiarò pubblicamente di essere sieropositiva, avendo contratto l'HIV a causa della sua tossicodipendenza.[4]
