Изабель — дочь алжирского эмигранта Мохаммеда Шерифа Аджани и немки Августы, родилась в 17-м округе Парижа[1]. С 12 лет играла в любительском театре, снималась в небольших ролях. В 15 лет во время школьных каникул снялась в своём первом фильме «Маленький угольщик». В 1971 году Нина Компанеец пригласила Изабель в картину «Фостин и прекрасное лето».

В 1972—1974 годах Аджани работала по контракту у режиссёра Робера Оссейна в Народном театре Реймса в спектакле Федерико Гарсии Лорки «Дом Бернарды Альбы». После этого Аджани получила приглашение от театра «Комеди Франсез». Она играла в спектаклях «Школа жён» и «Ундина», и ей предложили заключить 20-летний контракт. В 1974 году Аджани сыграла в фильме Клода Пиното «Пощёчина».

Аджани покинула театр ради участия в съёмках картины Франсуа Трюффо «История Адели Г.», которая принесла ей международную известность. За роль дочери Виктора Гюго, сошедшей с ума от несчастной любви, она была выдвинута на премии «Оскар» и «Сезар»[1]. В 1976 году на экран вышли ленты Андре Тешине «Барокко» и Романа Полански «Жилец».

В 1979 году Аджани сыграла с Клаусом Кински в экранизации произведения Брэма Стокера «Носферату — призрак ночи» режиссёра Вернера Херцога. В этом же году она исполнила роль писательницы Эмили Бронте в другом фильме Андре Тешине «Сёстры Бронте».

В 1981 году Аджани сыграла в фильмах «Одержимая» Анджея Жулавского и «Квартет» Джеймса Айвори. За роли в них она получила премию 34-го Каннского кинофестиваля как лучшая актриса, а за «Одержимую» — первую в своей карьере премию «Сезар».

В 1983 году Аджани получила второго «Сезара» за роль в эротической драме «Убийственное лето» Жана Беккера по роману Себастьена Жапризо. В следующем году она записала музыкальный альбом, музыку для которого написал Серж Генсбур, а начинающий режиссёр Люк Бессон снял на одну из песен видеоклип. Бессон предложил Аджани сыграть в его фильме «Подземка» (1985).

В 1988 году вышел фильм «Камилла Клодель» (с Жераром Депардьё), где Аджани также была продюсером. Фильм получил четыре премии «Сезар», в том числе за лучшую женскую роль. Четвёртый «Сезар» Аджани получила за участие в экранизации романа Александра Дюма «Королева Марго» Патриса Шеро. В 1997 году Аджани возглавляла жюри 50-го Каннского кинофестиваля.

В 2008 году исполнила кинофотороль Маргариты в фото-проекте «Мастер и Маргарита» фотохудожника Жана-Даниэля Лорье (выставка фотоиллюстраций к роману Михаила Булгакова «Мастер и Маргарита»). Выставка проводилась в Париже и в Москве.

В конце февраля 2010 года Аджани получила своего пятого «Сезара» за лучшее исполнение женской роли в фильме Жан-Поля Лилиенфельда «Последний урок». 19 февраля 2010 года в рамках Берлинского международного кинофестиваля был представлен фильм «Мамонт» с её участием (реж. Гюстав де Керверн и Бенуа Делепин). Кроме Аджани, одну из главных ролей в фильме играет также Жерар Депардьё. Это уже их четвёртая совместная работа в кино наряду с фильмами — «Барокко», «Камилла Клодель», «Бон вояж!».