Avant d'entamer sa carrière de scénariste-réalisatrice, Rebecca Zlotowski suit une scolarité brillante. Elle intègre l'Ecole Normale Supérieure, dont elle ressort agrégée en lettres modernes. Elle entre en 2003 à La fémis, prestigieuse école de cinéma, en section scénario.

Elle réalise Belle Epine, son premier long-métrage, à l'origine son projet de film de fin d'études, et retient d'emblée l'attention de ses pairs. Le film est sélectionné à la Semaine de la Critique à Cannes. Le film permet en 2011 à la réalisatrice de remporter le Prix Louis-Delluc du meilleur premier film et à Léa Seydoux, l’actrice principale, d’être nommée aux César la même année dans la catégorie Meilleur espoir féminin.

En parallèle de son métier de réalisatrice, elle signe les scénarios de Jimmy Rivière de Teddy Lussi-Modeste (avec Guillaume Gouix et Béatrice Dalle et de Malgré la nuit de Philippe Grandrieux. 

Rebecca Zlotowski revient sur la Croisette en 2013 avec Grand Central. Ce deuxième long métrage réunit Tahar Rahim et Léa Seydoux, et est présenté à la section Un Certain Regard. 

Pour son troisième film, Rebecca Zlotowski s'ouvre à l'international avec Planetarium qui met en scène Natalie Portman et Lily-Rose Depp. Un film présenté en première mondiale au Festival de Toronto 2016.

Le film choisi par le Jury des Cinéastes sera connu le 13 février prochain.