Su gran revelación llegó un año después, 1983, cuando Maurice Pialat le ofreció el papel protagonista de A nuestros amores.

Su carrera ha sido muy prestigiosa, ha recibido numerosos premios y ha participado también en películas fuera de su país.

[1]​ Bonnaire interpretaba a una adolescente parisina de quince años cuyas relaciones sexuales son muy promiscuas.

Bonnaire, por su parte, fue candidata en 1988 al Premio César a la mejor actriz por su papel de Mouchette, la joven amante del sacerdote Donissan (Gérard Depardieu).

En 1989 se estrenó Monsieur Hire, película dirigida por Patrice Leconte y protagonizada por Michel Blanc (en el personaje que da título a la obra, un hombre misántropo que se enamora del personaje interpretado por Sandrine Bonnaire).

La película está basada en la novela homónima de Georges Simenon y tuvo excelentes críticas.

La película, estrenada en 1995, está basada en la novela A Judgement in Stone, de Ruth Rendell.

Aparte de Bonnaire, actuaron en la película Oleg Menshikov, Sergéi Bodrov (hijo) y Catherine Deneuve.

[12]​ En 2014, regresó a los escenarios en Valence, interpretando L'Odeur des planches de Samira Sedira en una lectura escenificada dirigida por Richard Brunel.