Se crió y creció en Normandía, hasta que a los 15 años fue descubierta por casualidad por una agencia de modelos, mientras hacía un castillo de arena en la playa, junto a su familia. Casta se convirtió pronto en cotizada modelo de marcas como L´Oreal o Victoria´s Secret.

Los noventa fueron sin duda sus años más prolíficos y donde mayor éxito obtuvo en las pasarelas. A pesar de su limitada altura para ser modelo, 1, 69 cm, ha sido una de las más reconocidas y cotizadas del gremio, a nivel internacional. En 1999, debutó en el cine con Astérix y Obélix contra el César, que fue la película francesa más cara en Europa del momento. Ese mismo año, el gobierno francés decidió que su imagen sustituyera a la de la actriz Catherine Deneuve en el busto de Marianne (alegoría de la Revolución francesa) que está a la entrada de todos los ayuntamientos franceses. Su carrera se consolidó tras participar en la serie de televisión francesa La bicyclette bleue, un año después. También ha sido dirigida por cineastas como el chileno Raúl Ruiz o el español Manuel Palacios. Precisamente el papel que éste le dio en la película Gitano, junto a Joaquín Cortés, disparó su popularidad en el mundo del cine. Su físico recuerda al de Brigitte Bardot, un mito erótico que vivió una relación con Gainsbourg. Rápidamente el equipo responsable de la película decidió que era la mejor actriz para encarnar a la musa del artista. A sus 31 años, ha dado recientemente a luz a su tercer hijo, una niña llamada Athenea. Es el segundo hijo para Laetitia y su pareja, que tienen ya un hijo en común, Orlando, nacido en 2006. La modelo aportó a la relación una hija, Sahteene, fruto de su noviazgo con el fotógrafo de moda Stephane Sednaoui. Laetitia Casta vive actualmente junto a su pareja e hijos en Londres, dedicando la mayor parte de su tiempo a pintar y a escribir, dos de sus grandes pasiones.