Fue la hija mayor de Charles Lemoine y Marie-Anne Rousselle.
Tuvo dos hermanas, Marie-Denise Villers y Marie-Élisabeth Gabiou, que también se convirtieron en pintoras.
A diferencia de ellas que se casaron, a Lemoine permanecer soltera le ayudó a convertirse en una de las pocas mujeres en el arte contemporáneo que vivía de su trabajo artístico.
Esta vivienda estaba al lado del estudio de Élisabeth-Louise Vigée-Le Brun (1755– 1842), la principal pintora de Francia en aquella época.
Lemoine pintó principalmente retratos, miniaturas y escenas de género.