Actrice française, Aurélia Petit a débuté sa carrière au théâtre en 1984, avant de se perfectionner auprès de Niels Arestrup. Toutefois, sa formation comprend également du théâtre de rue, ainsi que du cirque. Parallèlement, on peut la voir au cours des années 90 dans de nombreux téléfilms, courts-métrages, ainsi que dans l’émission humoristique Groland sur Canal +. Au grand écran, elle joue un petit rôle dans Chacun cherche son chat (Klapisch, 1996), La nouvelle Eve (Corsini, 1999), La commune (Paris, 1871) (Watkins, 2000).
Par la suite, elle incarne la mère de Vincent Rottiers dans le tragique Les diables (Ruggia, 2002). Mais elle est surtout repérée grâce à son rôle central dans le film d’auteur Oublier Cheyenne (Minetto, 2005). Dès lors, elle ne cesse d’arpenter un cinéma d’auteur assez exigeant avec notamment Guernesey (Leopold, 2005), La science des rêves (Gondry, 2006), Louise-Michel (Delépine, Kervern, 2008), Tournée (Amalric, 2010), Le Temps de l’aventure (Bonnell, 2013), L’Enquête (Garenq, 2014), Marguerite et Julien (Donzelli, 2015), Personal Shopper (Assayas, 2016), Happy End (Haneke, 2017).
Durant toutes ces années, elle tourne aussi dans de nombreux courts-métrages et en réalise même un. On la retrouve encore dans Grâce à Dieu (Ozon, 2018), avant d’être professeure d’université dans Une histoire d’amour et de désir (Bouzid, 2021) et institutrice dans En attendant Bojangles (Roinsard, 2021). Avec plus d’une centaine de rôles à son actif, Aurélia Petit est une actrice de second rôle précieuse.