Сільвія Тестю народилася в Ліоні у сім'ї італійки, що емігрувала до Франції, та француза. Коли Сільвії було два роки, її батько залишив сім'ю. Виросла в Ліонському районі Круа-Рус серед іммігрантів з Італії та Іспанії. Закінчила Вищу національну консерваторію драматичного мистецтва.
Дебютувала в кіно у 1991 році у короткометражній стрічці «Скрипаль». Потім знялася у кількох малопомітних повнометражних фільмах. Перші помітні ролі з'явилися у Сільвії Тестю у другій половині 1990-х, а 1999 року Тестю стала популярною у Франції завдяки головній ролі у драмі режисера Томаса Венсана «Карнавал».
За головну роль у фільмі «За гранню тиші» (1996) режисера Кароліни Лінк акторці було присуджено німецьку національну кінонагороду «Лола» за найкращу жіночу роль.
Однією з найвідоміших робіт Сільвії Тестю у кіно стала роль психопатки-вбивці Крістіни Папен з кримінальної драми «Убивчі рани» (2000). За цю роль вона отримала премію «Сезар» у номінації «Найперспективніша акторка».
У 2003 році випустила автобіографічну книгу «Існує не так вже багато зірок сьогодні». У 2004 році Сільві Тестю отримала «Сезара» в номінації «Найкраща акторка» за головну роль у драмі «Страх і трепет», заснованій на бестселері бельгійської письменниці Амелі Нотомб.
У 2008 році стала кавалером Національного ордену «За заслуги». У 2016 році нагороджена Орденом Мистецтв та літератури (офіцер).
У 2012 як режисер поставила на основі свого автобіографічного роману повнометражний художній фільм «Інше життя жінки» з Жюльєт Бінош, Матьє Кассовіцем та Ор Атіка у головних ролях.
