Se casó con el director y dramaturgo Claude Chabrol en 1964, tras un breve matrimonio con el actor francés Jean-Louis Trintignant, con el cual duró dos años (1954-1956) y la ruptura fue debido a que el actor se enamoró de Brigitte Bardot.
Audran obtuvo su principal papel en 1959, en la aclamada película Les Cousins, de Chabrol.
Entre las películas notables de Chabrol, protagonizadas por ella, en la que representaba al principal personaje femenino se encuentran La Femme Infidèle (1968), Les Biches (1968) como una lesbiana rica que se involucra en una relación sexual entre tres personas, Le Boucher (1970) como una profesora escolar que se enamora de un carnicero asesino, Juste Avant La Nuit (1971) y Violette Nozière (1978).
Entre las más celebradas de sus películas que no fueron dirigidas por Chabrol, están El discreto encanto de la burguesía (1972), ganadora del Óscar y dirigida por Luis Buñuel, en la que Stéphane encarnó el papel de Alice Senechal.
Audran también actuó en producciones en lengua inglesa como The Black Bird (1975), y en películas de televisión como Brideshead Revisited (1982), Mistral's Daughter (1984) y The Sun Also Rises (1984).